最近大疆的 RoboMaster S1 比较火，但是高昂的费用很容易让人望而却步！本文将教你使用 Arduino 和 3D 打印机，自制一辆麦克纳姆轮战车，成本只要 200 引内！
先来看一下成品照片：
成品图
再来看一下演示视频：
https://v.qq.com/x/page/g0766n9ses9.html
世界万物，皆有源起，一个事物没有外力的情况下，它会始终保持原状，但是当它和另一个事物相结合后，就会有一个全新的事物诞生。比如：
- 当奇点遇上大爆炸便诞生了宇宙
- 当大黄鸭遇上平底锅便诞生了烧鸭
- 当蝙蝠遇到土豪便诞生了蝙蝠侠
- 当小鲜肉遇到高卡路里快餐便诞生了肥宅
- 当照片遇到PS便成了“照骗”
接下来我们来感受一个场景：当你深夜回家，在小区的转了一圈又一圈，好不容易找到一个车位，但是发现前面的车乱停，剩下的空档大小正好只能停放你的车，连一点空隙都不给你，你说怎么办？
但是，眼睁睁的看着一个车位 就是停不进，是不是很不爽？是不是很火？是不是感到整个世界对你深深的恶意？甚至开始怀疑人生？
于是，新的组合开始了，你有没有想过，当横行霸道的螃蟹遇到了汽车 会发生什么？
这就是神奇的麦克纳姆轮，确认过眼神，遇见对的轮，感受一波神奇的操作：横向入库。
麦克纳姆轮（下文简称“麦轮”）的神奇全向行动能力，一直是众多机器人的首选方案，例如RoboMaster机甲大师比赛中，各种机器人车轮便采用的就是麦克纳姆轮。
机甲大师：图片来自RoboMaster官网：https://www.robomaster.com/zh-CN/resource/image
但麦轮动戈几百的价格，让热爱它的小伙伴们望而却步。那是否麦轮就与我们普通创客爱好者没有关系、太遥远了呢？当然不是，本教程就教你自制麦轮，并用麦轮设计出一辆麦轮战车。只要你身边有3D打印机和激光切割机（可选），那么就跟我一起制作出一辆麦克纳姆轮全向小车吧！
是不是很心动了呢？别犹豫了，拿起你的工具，准备好你的3D打印机，准备开干吧！
自制麦轮
首先你要准备好如下材料和工具：
材料：
- 26mm长标准大头针，每个轮子需要9枚，共36枚
- 3D打印麦轮零件（包含大轮和从动轮）
- 9mm热缩管
工具：
- 热风枪
- 502胶水
- 美工刀
- 镊子
1、将麦轮模型用3D打印机打印出来，每个轮子由1个大轮与9个从动轮组成。左旋与右旋模型各打印两个，从动轮左右通用打印4×9=36个，如下图所示。
2、①将热缩管裁剪至适当长度套在小从动轮上，②用镊子夹住使用热风枪加热热缩管，使热缩管受热缩紧，③最后使用美工刀将边缘多余部分热缩管割掉。如下图所示。
3、用大头针穿过从动轮并固定在大轮上，确保足够顺滑即可，如下图所示。
5、重复上述步骤，如下图所示，麦克纳姆轮就制作完成啦！
6、接下来是制作麦轮战车底盘。用塑料销钉和电机固定座将4个N20减速电机分别固定在激光切割的木板底盘上，将麦轮安装在电机轴上，如下图所示，底盘就完成啦。
制作车体
接下来就要开始制作麦轮战车了。你要准备好如下材料和工具，如下图所示：
材料：
- Arduino核心控制板Athena×1
- 电机驱动×2
- 超声波模块×1
- 3.7V锂电池×1
- 麦轮战车底盘
- 激光切割木板结构件
- 杜邦线导线若干
- 铜柱螺丝若干
- 塑料销钉若干
工具：
- 电烙铁
1、首先将电机与电机驱动之间焊接好导线，并将各电机信号线以及电源线用杜邦线母头引出待用，如下图所示。
2、准备好前挡板与电池仓挡板以及固定件，如下图所示。
3、安装好电池仓与前挡板，如下图所示。
4、将Arduino核心板固定好后，将底板引出信号线与电源线接好。共8根信号线控制4个电机的正反转，如下图所示。
5、将超声波模块和固定座固定好后装在小车上。适当移动电池与零件位置，将小车重心保持在小车中间位置，至此，麦克纳姆轮小车就完成啦！完成后的麦轮战车如下图，是不是还有点萌呢？
其实他还能换头像呢，分分钟换个酷炫的麦熊头像，如下图所示。
电路设计
此小车采用的是捣鼓车间出品的Athena核心控制板，如下图所示，自带传感器接口与蓝牙接口，可以满足大部分项目需求。
我们知道Arduino不管是UNO还是Nano，都只有6个PWM口（3、5、6、9、10、11），没法实现8个电机的调速，MEGA2560有8个以上的PWM口，但是体积过大，不适合该项目，我在引脚分配上做出了调整，使用4个PWM与4个数字口就可以实现4个电机的调速，我们知道PWM简而言之就是数字口的占空比，当一个引脚为低电平，一个输出PWM信号时，可以调节速度为0-255，255为最快。经过试验，一个引脚为高电平时，一个输出PWM信号时，调节速度也是0-255，区别就是255是停止，PWM输出0时为最快。这样，只需要在程序中调节PWM的参数与数字口的输出，就可以控制电机的速度与旋转方向了。调速说明如表1所示。
表：调速说明
有了Athena核心控制板的介绍和PWM调速说明，整个麦轮战车的电路原理图就很简单啦，具体如下图所示。
程序设计
麦克纳姆轮与普通轮子的区别在于麦克纳姆轮旋转时，由于存在斜向的从动轮，会同时产生一个斜向的力，当我们控制轮子旋转的速度与方向时，将斜向的力增强或抵消，从而实现小车的全向移动。可以完成横移、斜方向移动等普通小车无法完成的高难度动作，如下图所示。
图片来自网络：https://www.roboteq.com/index.php/component/easyblog/entry/driving-mecanum-wheels-omnidirectional-robots?Itemid=1208
麦轮战车采用手机App遥控的方式来进行操作，手机端控制采用的是“可控Ctrl”App（App作者个人网站：http://www.pengzhihui.xyz/），可在腾讯应用宝下载。手机与战车之间通过蓝牙通信，手机端通过摇杆控制小车的全向移动。
麦轮战车下位机端的编程思路是：摇杆通过蓝牙返回Joy_x与Joy_y两个变量，最大为1，最小为-1，两坐标遍历半径为1的圆内，程序中有8个方向移动的子程序，程序思路是摇杆半径大于0.5以后，开始判断属于哪个范围内，并执行相对应的子程序。最开始采用的是判断坐标范围，发现效果并不理想。最终采用通过Y/X计算tan值大小与Joy_x与Joy_y构成坐标的象限，计算出所在的区域，这样的方法在内圆内不作执行指令，方便操作。另外可以将整周的圆八等分，算法简洁可靠。摇杆部分算法如下图所示，完整程序详见附件。
至此，完整的麦轮战车就完成啦！
文件下载
关注公众号“铁熊玩创客”，后台回复“麦熊战车”获取相关文件（包含程序、麦轮图纸、底座图纸等）下载地址。不 kan 定 xin 期 qing 更新创客制作、技术教程以及一些胡言乱语。
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