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[项目] 【花雕动手做】快餐盒盖,极低成本搭建机器人实验平台

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吃完快餐粥,除了粥的味道不错之外,我对个快餐盒的圆盖子产生了兴趣,能否做个极低成本的简易机器人呢?也许只需要二十元左右

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驴友花雕  初级技神
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发表于 2021-1-16 09:03:14

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知识点:轮子(wheel)

中国词语。是用不同材料制成的圆形滚动物体。简单来说,它包括轮子的外圈、与外圈相连接的辐条和中心轴。透过滚动,轮子可以大大的减少与接触面的磨擦系数。如果配上轴,即成为车的最主要构成部份。轮子在交通运输中非常有用,是人类的重要发明之一。除了车轮以外,其他圆形的轮还有船轮、飞轮等等。


任何简单而意义深远的发明都不是凭空出现在人们的脑海中的,必然有什么现象触发了灵感。正如古人见到水里漂着的木头而想到独木舟一样,车轮的发明也可能是受到了一些自然物的启发。《淮南子》中说我们的祖先“见飞蓬转而知为车”。“飞蓬”是一种草,其茎高尺许,叶片大,根系入土浅。一有大风,很容易被连根拔起,随风旋转。古人可能就是受到这个现象的启发,发明了车轮和车轴。与鲁班受锯齿草的启发而发明锯子的传说一样,这种说法很可能也是一个传说而已。因为轮子在自然界是有原型的。原始民族曾经普遍地崇拜过天空中的日月。古人一定认为它们拥有最完美的外形——直到古希腊时代,哲学家柏拉图也还认为球体是最完美的形式。也许新石器时代的先民在制作器具时很自然地会模仿太阳和月亮的形状。当他们偶然发现制成的圆盘状物体可以在转动中保持形状不变时,他们就有兴趣进一步发掘它的用途。


在掌握锋利而坚固的工具以前,人类是不可能拥有轮式车辆的。用石器工具难以将木头加工成合适的圆柱形,更不必说复杂到带辐条的轮子了。所以,车轮的出现只能是青铜时代以后的事情。


据英国科学史家李约瑟考证的结论,约在四千五百年到三千五百年前,中国出现了第一辆车子。而《左传》中提到,车是夏代初年的奚仲发明的,如果记载属实,那是四千年前的事情。在殷代(距今三千多年前)文物中,考古学家也发现了殉葬用的车,当时的车子由车厢、车辕和两个轮子构成,已经是比较成熟的交通工具了。中国古代有传说是轩辕黄帝把木头插在圆轮子中央,使它运转,因而造成车辆。但鉴于归功于黄帝的发明实在太多,我们也不能轻易把这个说法当真。


以埃及的战车为例。这些战车具有带辐条的车轮,轮上装有坚固的箍,并且车轮用锲子紧紧钉在轴上。车厢、车辕和两副挽具证明了同样的技术。如果我们想从在埃及战车或罗马战车的创造者那里所看到的那种精细活计探求人类发明带轮车的过程,那是没有什么益处的。但是,常常有这种情况:能够找到一些制作粗糙的物品,而这些物品就好像是技术之早期阶段的再现。古代最简陋的乡村大车,用两个几乎一英尺厚的圆形木作车轮,是用横断的树干做成的,同时,这些圆形物,或者叫车轮,不是在轴上旋转,而是固定在轴上。车轴安放在特制的木框内,或者是在两块窄木板内,或者是穿在车底上的环孔里,同它的一对轮子一起转动,就像小孩儿的玩具车那样。有趣的是,在条件已经改变的情况下,铁路车辆的制造者们又恢复了这种构造。


在像葡萄牙这样一些国家里,现今还可以看到轴和车轮一起转动的古典车子。于是可以设想:类似的大车说明,带轮的车是怎样发明的。最初用的是轴,或滚子,是用它们来滚动大石头或其他巨大的重物。我们可以想象,用光滑的树干或圆木做的这类滚子,起初是这样完成的:把它的中间部分削细一些。于是,它就变成了一个两端带着宽圆滚的轴。我们猜想,轴是处在某一种最简陋的梁木架下,并在架下转动的。于是我们就有了一辆最简单的想象中的带轮车。完全可能,类似关于车的第一个概念出现之后,轮就开始单独制造,并把它固定在一个活动的轴上,装上了轮箍。后来,有了轻便的车轮和光滑的轮座,于是车轮就在不动的轴上转动了。当然,所有这些,无非是一种想象,但是,无论如何,它使我们的头脑完全清楚了车的本质。



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驴友花雕  初级技神
 楼主|

发表于 2021-1-16 10:51:51

实验开源代码

  1. /*
  2.   【花雕动手做】快餐盒盖,极低成本搭建多种运动方式的实验平台
  3.   第一种,圆轮
  4.   实验程序:左旋转、右旋转各二秒钟,前行、后退各二秒
  5. */
  6. void setup() {
  7.   pinMode(2, OUTPUT);
  8.   pinMode(3, OUTPUT);
  9.   pinMode(4, OUTPUT);
  10.   pinMode(5, OUTPUT);
  11.   pinMode(6, OUTPUT);
  12.   pinMode(7, OUTPUT);
  13.   pinMode(8, OUTPUT);
  14.   pinMode(9, OUTPUT);
  15. }
  16. void loop() {
  17.   digitalWrite(2, HIGH);
  18.   digitalWrite(3, LOW);
  19.   digitalWrite(4, LOW);
  20.   digitalWrite(5, HIGH);
  21.   digitalWrite(6, HIGH);
  22.   digitalWrite(7, LOW);
  23.   digitalWrite(8, LOW);
  24.   digitalWrite(9, HIGH);
  25.   delay(2000);
  26.   
  27.   digitalWrite(2, LOW);
  28.   digitalWrite(3, LOW);
  29.   digitalWrite(4, LOW);
  30.   digitalWrite(5, LOW);
  31.   digitalWrite(6, LOW);
  32.   digitalWrite(7, LOW);
  33.   digitalWrite(8, LOW);
  34.   digitalWrite(9, LOW);
  35.   delay(1000);
  36.   
  37.   digitalWrite(2, LOW);
  38.   digitalWrite(3, HIGH);
  39.   digitalWrite(4, HIGH);
  40.   digitalWrite(5, LOW);
  41.   digitalWrite(6, LOW);
  42.   digitalWrite(7, HIGH);
  43.   digitalWrite(8, HIGH);
  44.   digitalWrite(9, LOW);
  45.   delay(2000);
  46.   
  47.   digitalWrite(2, LOW);
  48.   digitalWrite(3, LOW);
  49.   digitalWrite(4, LOW);
  50.   digitalWrite(5, LOW);
  51.   digitalWrite(6, LOW);
  52.   digitalWrite(7, LOW);
  53.   digitalWrite(8, LOW);
  54.   digitalWrite(9, LOW);
  55.   delay(1000);
  56.   
  57.   digitalWrite(2, HIGH);
  58.   digitalWrite(3, LOW);
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  60.   digitalWrite(5, LOW);
  61.   delay(2000);
  62.   
  63.   digitalWrite(2, LOW);
  64.   digitalWrite(3, LOW);
  65.   digitalWrite(4, LOW);
  66.   digitalWrite(5, LOW);
  67.   delay(1000);
  68.   
  69.   digitalWrite(6, LOW);
  70.   digitalWrite(7, HIGH);
  71.   digitalWrite(8, LOW);
  72.   digitalWrite(9, HIGH);
  73.   delay(2000);
  74.   
  75.   digitalWrite(6, LOW);
  76.   digitalWrite(7, LOW);
  77.   digitalWrite(8, LOW);
  78.   digitalWrite(9, LOW);
  79.   delay(1000);
  80. }
复制代码



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驴友花雕  初级技神
 楼主|

发表于 2021-9-8 08:00:15

Arduino 系列传感器和执行器模块实验目录清单:
一块扩展板完成Arduino的10类37项实验(代码+图形+仿真)
https://mc.dfrobot.com.cn/thread-280845-1-1.html
连杆形式的腿机构十一种:盘点机器人行走背后的机械原理
https://mc.dfrobot.com.cn/thread-308097-1-1.html
【花雕动手做】超低成本,尝试五十元的麦克纳姆轮小车!
https://mc.dfrobot.com.cn/thread-307863-1-1.html
【花雕动手做】超迷你哦,用徽商香烟盒做个智能小车!
https://mc.dfrobot.com.cn/thread-307907-1-1.html
【花雕动手做】太搞笑啦,一支胶管制成二只蠕动机器人
https://mc.dfrobot.com.cn/thread-308046-1-1.html
【花雕动手做】快餐盒盖,极低成本搭建机器人实验平台
https://mc.dfrobot.com.cn/thread-308063-1-1.html
【花雕动手做】特别苗条,使用微波传感器控制的纤细小车
https://mc.dfrobot.com.cn/thread-308866-1-1.html
【花雕动手做】脑洞大开、五花八门的简易机器人66种
https://mc.dfrobot.com.cn/thread-307900-1-1.html

实验一百五十八:QMC5883L电子指南针罗盘模块 三轴磁场传感器GY-271
https://mc.dfrobot.com.cn/thread-308195-1-1.html
实验一百六十三:BMI160 6轴惯性运动传感器 16位3轴加速度+超低功耗3轴陀螺仪  I2C/SPI 14LGA
https://mc.dfrobot.com.cn/thread-310371-1-1.html
实验一百六十五:2.4 英寸 TFT LCD 触摸屏模块 XPT2046 PCB ILI9341 240x320 像素 8 位 SPI 串口显示器
https://mc.dfrobot.com.cn/thread-309803-1-1.html
实验一百七十六:6mm大尺寸8x8LED方块方格点阵模块 可级联 红绿蓝白色 可选8级亮度
https://mc.dfrobot.com.cn/thread-309845-1-1.html
实验一百八十三:GY-530 VL53L0X 激光测距 ToF测距 飞行时间测距传感器模块 IIC通信协议
https://mc.dfrobot.com.cn/thread-310273-1-1.html
实验一百八十五:MAX4466声音传感器 驻极体话筒放大器 麦克风可调功放模块 microphone
https://mc.dfrobot.com.cn/thread-310193-1-1.html
实验一百八十九:TDA1308 硅麦克风 数字咪头放大模块 拾音器放大板 楼氏SUNLEPHANT
https://mc.dfrobot.com.cn/thread-310246-1-1.html
实验一百九十三:TCS34725颜色识别传感器 RGB IIC明光感应模块 ColorSensor
https://mc.dfrobot.com.cn/thread-310209-1-1.html
实验二百:RCWL-0515微波雷达感应开关 人体感应 智能感应探测传感器 12-15米远距离2.7G微波检测模块
https://mc.dfrobot.com.cn/thread-310313-1-1.html
实验二百零三:Air724UG合宙 Cat14G模块 DTU物联网UART串口通信数据TCP透传 核心板组合套餐
https://mc.dfrobot.com.cn/thread-310342-1-1.html
实验二百零九:Gravity: I2C & UART BC20 NB-IoT & GNSS通信模块 NB-IoT广域低功耗无线通信 GPS/北斗精准定位
https://mc.dfrobot.com.cn/thread-310433-1-1.html


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驴友花雕  初级技神
 楼主|

发表于 2021-1-8 16:51:58

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安装好四个N20小电机,希望以此作为一个简单的实验平台,试试各种不同的运动方式

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青出于蓝  初级技师

发表于 2021-1-9 10:47:48

建议使用麦克纳姆轮试试。
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驴友花雕  初级技神
 楼主|

发表于 2021-1-9 11:13:42

青出于蓝 发表于 2021-1-9 10:47
建议使用麦克纳姆轮试试。

谢谢老师,各种轮子都会试试
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青出于蓝  初级技师

发表于 2021-1-10 10:18:07

驴友花雕 发表于 2021-1-9 11:13
谢谢老师,各种轮子都会试试

过奖,我还只是一个学生。
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驴友花雕  初级技神
 楼主|

发表于 2021-1-10 18:07:20

青出于蓝 发表于 2021-1-10 10:18
过奖,我还只是一个学生。

有空多交流
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驴友花雕  初级技神
 楼主|

发表于 2021-1-13 19:05:15

二套电源系统(3.7V升压为5V),二个电机驱动模块MX1508,Arduino nano

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驴友花雕  初级技神
 楼主|

发表于 2021-1-15 18:48:58

快餐盖的空间有点小

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帅猫  高级技师

发表于 2021-1-15 20:31:40

建议不用排针,n20转个方向,换个小号的升压模块(毕竟USB-A不常用),Nano换成Pro Mini,就放进电池去了,估计再放个TP4056都没毛病
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驴友花雕  初级技神
 楼主|

发表于 2021-1-16 06:18:52

帅猫 发表于 2021-1-15 20:31
建议不用排针,n20转个方向,换个小号的升压模块(毕竟USB-A不常用),Nano换成Pro Mini,就放进电池去了,估 ...

谢谢老师的点子,TP4056是什么呢,呵呵,没有用过呢
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驴友花雕  初级技神
 楼主|

发表于 2021-1-16 07:27:05

本帖最后由 驴友花雕 于 2021-1-16 07:33 编辑

Arduino nano和电机驱动分别使用独立的电源系统,单片机5V,N20电机3.7V,二片MX1508模块,分别驱动四个小电机运行。快餐盒盖简易底盘系统终于完成,薄薄纸盒的底盘,强度和刚度都不够,只能勉强做做小实验而已。


这个实验平台的最终成本还不到20元(四只N20是咸鱼二手淘来的),无论成功或失败都没有神马压力。


初步的想法,是通过这个非常简单的底盘,学习机器人的行走机构,动手尝试不同的运动方式,实际测试各种形态的轮子系统。目前考虑列入系列实验范围的有圆轮、平轮、棒轮(拨轮)、环轮(空心轮)和麦克纳姆轮等。


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驴友花雕  初级技神
 楼主|

发表于 2021-1-16 08:24:02

四只电机效率最高的是同向转动,输出的运动形式为原地转圈。圆形的底盘,无法像普通小车那样采用平行车轴(电机轴也短),比较适合的是十字轴动力结构,百度查了下,这种结构很少见,不实用的结构,做做实验还行。本例实验平台的十字轴动力电机位置见示意图红点。

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驴友花雕  初级技神
 楼主|

发表于 2021-1-16 09:22:01

第一种,圆轮
就是普通轮子,这里使用一些简易材料来做实验,比如饮料瓶盖等。

06.jpg


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帅猫  高级技师

发表于 2021-1-16 09:48:41

驴友花雕 发表于 2021-1-16 06:18
谢谢老师的点子,TP4056是什么呢,呵呵,没有用过呢

锂电池充电模块,3.7V用TP4056,7.4V用TP5100
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驴友花雕  初级技神
 楼主|

发表于 2021-1-16 09:57:47

安装好四只轮子的

07.jpg


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驴友花雕  初级技神
 楼主|

发表于 2021-1-16 10:04:51

帅猫 发表于 2021-1-16 09:48
锂电池充电模块,3.7V用TP4056,7.4V用TP5100

谢谢帅猫老师,原来是充电模块,没用过,都是用简单的USB充电线来充3.7V锂电池

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驴友花雕  初级技神
 楼主|

发表于 2021-1-16 11:21:20

【花雕动手做】快餐盒盖,极低成本搭建机器人实验平台(圆轮的视频)

https://v.youku.com/v_show/id_XN ... m=a2hzp.8244740.0.0







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驴友花雕  初级技神
 楼主|

发表于 2021-1-22 13:43:41

第二种,平轮
探索机器人行走机构的各种行走方式,需要脑洞大开,并且敢于去尝试。平轮也可称作平面轮,是我的一种叫法,确实不多见。依旧使用饮料瓶盖(侧面),安装好的见下图。



08.jpg


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驴友花雕  初级技神
 楼主|

发表于 2021-1-22 14:47:29

花雕动手做】快餐盒盖,极低成本搭建机器人实验平台(平轮的视频)


https://v.youku.com/v_show/id_XNTA3NzU0MTQ4OA==.html?spm=a2hzp.8244740.0.0





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