捡球机器人 DF创客社区

【制作背景】

我国的国球是乒乓球，有许多人从小开始学习打乒乓球，而在学习打乒乓的过程中，为了节约时间，通常会准备较多数量的乒乓球，在全部打落在地后，集中捡拾。目前通常情况下，是人们弯腰一个一个的捡拾，或者使用简单的捡拾工具，但也需要人们反复的捡拾，面对满地的乒乓球一个一个去捡，既浪费时间又消耗体力。如果有一个捡球的机器，可以让学员一边玩一边捡乒乓球，这样不但能实现捡球的目的，也让学员在休息的时候即不浪费体力，又玩得尽兴，劳逸结合。

【功能说明】

这个作品利用开源硬件制作而成，主要硬件有micro:bit主控板、micro:bit电机驱动扩展板、麦克纳姆轮、TT电机、舵机等。它主要有以下功能：

捡球机器人是通过遥控手柄来它的行走路径，在行走的过程中实现捡乒乓球的功能。小车的轮子采用了麦克纳姆轮，这样小车的行走方向更加灵活，行走的路径更加合理，捡球的速度也更快，从而可以节省更多的时间，而捡球的方式有两种，一种通过小车前面装置滚动的方式来实现捡球，另一种是车后下压的方式实现捡球效果，根据乒乓球所处的不同位置，采用不同的捡球方式，从而加快捡球的速度。

【硬件清单】

Micro:bit 1

micro:bit 电机驱动扩展板 1

PS手柄 1

360度舵机 1

995舵机 1

TT电机 4

麦克纳姆轮 4

杜邦线及附材

椴木板切割部件

【制作过程】

1、设计结构件图纸，并用激光切割机切割出来。

2、把4个TT电机分别用螺丝固定在两个侧面板上。

3、把4个侧面板与底板固定在一起，为了使结构更加牢固，可以用热熔胶进行加固，如果为了以后拆卸方便，可以用小M1的自攻螺丝进行固定。

4、分别把360度舵机和微型挡边法兰小轴承安装在侧面板相应的位置，360度舵机用热熔胶固定，轴承用502胶水固定。

5、按下图步骤安装好小车前端的乒乓球收集器，各部分之间用502胶水和热熔胶固定。

6、安装好橡皮松紧带，并用一根圆木棒把它安装在侧面板之间，这样360度舵机就会带动乒乓球收集器转动。

7、把两个电池盒和一个开关安装在相应的木板上，其中5号电池盒通过开关来控制。

8、把安装有电池的木板用铆钉固定在底板上，这样便于更换电池，再安装上4个麦克纳姆轮，安装的时候注意4个轮子的安装方向，正确安装方法如下图，如果方向或顺序弄错了，就会导致小车不会按要求行驶。

9、把扩展板、PS手柄接收器、995舵机安装在顶部面板上。

10、把各个传感器与扩展板边好线，并把它安装在小车上。

11、如下图所示，安装好另一个乒乓球收集器。

12、绕上橡皮筯松紧带，并用连接件把乒乓球收集器与995舵机进行连接。

13、这样整个结构部分就安装好了，效果图如下：

【接线图】

【程序编写】

1、程序的编写软件是Mind+，打开Mind+软件，切换到上传模式，接着点击拓展打开拓展.

2、在主控板选项卡中选择micro:bit主控板。

3、在扩展板选项卡中选择motor:bit扩展板。

4、在执行器选项卡中选择360度微型舵机。

5、在通信模块选项卡中选择PS2手柄后单击返回回到编程界面。

6、接下来开始正式编写程序。开始时先进行一些变量的定义及初始化设置，这一部分程序只在主控板通电后执行一次，程序如下：

说明：程序开始时我们要对PS2手柄进行初始化设置，接口的选择根据接收器与扩展板的连接针脚相同。再自定义三个变量，分别是“前进速度”、“转弯速度”和“舵机角度”，分别设定相应的值，这个值根据实现情况可以进行调整，再把995舵机的初始角度设为变量“舵机角度”的值。

7、再自定义“前进”、“后退”、“左移”、“右移”等函数，用来控制小车的运动方向，轮子的转动方向与小车的运动方向关系如下图：

在“前进”函数中我们把四个TT电机的都设为正转，速度都为变量“前进速度”的值。

8、然后我们把“前进”函数入在循环执行积木块中，上传到主控板进行测试，如果四个轮子都是向前转动的就可以了，如果哪个轮子向后转动，我们就把这个电机与扩展板连接的正负极两根线调换一下，那它就会朝反方向转动，也就是变成向前转动了。程序如下：

9、我们再根据轮子的转动方向与小车的运动方向关系图编写好“后退”、“左移”、“左转”等函数的程序。

10、在编写PS2手柄控制小车进，我们可以先利用串口打印的形式读取PS2手柄上两个摇杆在不同位置时X和Y的值，然后再在程序中编写相应的条件指令，在这里我们用右侧的摇杆控制小车的前进、后退、左移和右移，用左侧的摇杆控制小车的左转和右转，用左侧的方向键控制小车的向左前方进行、左后方倒退、右前方进行和右后方倒退，用三角形按键使360度舵机转动起来，用方形键让360度舵机停止转动，用圆形键让180度舵机先转到10度，等待1秒后再转回到90度。程序如下：

11、在上面的程序中，程序最后的180度舵机的角度变换是比较快速的，看起来也很生硬，这样对舵机也不是很好，所以我们可以把180度舵机的程序改以修改，使之在角度变换时看来顺滑一点。修改程序如下：

12、所有程序写好了，我们上传测试，根据实际情况修改“前进速度”、“转弯速度”和“舵机角度”三个变量的值以及360度舵机旋转的速度和180度舵机的运行角度。最终程序如下：

【项目拓展】

在完成这个遥控捡球机器人的项目后，经过测试，捡拾乒乓球的效果还是很不错的，但是不是最优的方案呢，大家可以打开自己的脑洞，设计一些其它的捡拾装置，比较一下其效果，我们也可以对捡拾的装置进行更改，把它变成能捡拾网球或都变成一台扫地机器人等。接下来我打算加上二哈识图（HuskyLens）AI 视觉传感器等，把改装成一台不用人控制的AI自动捡球机器人。

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