开源电驱机器小车CUBE/zh

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502748957@qq.com讨论 | 贡献2016年1月21日 (四) 03:15的版本 文档
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概述

  • 项目名称:开源电驱机器小车CUBE
  • 目的:通过Microduino Joypad来控制Cube机器人小车
  • 难度:高级
  • 耗时:3小时
  • 制作者:Microduino Studio-YLB

材料清单

  • Microduino设备
模块 数量 功能
Microduino-Core/zh 1 核心板(Joypad)
Microduino-Core+/zh 1 核心板(Robot)
Microduino-USBTTL/zh 1 下载程序
Microduino-nRF24/zh 2 无线通讯
Microduino-Joypad/zh 1 遥控
Microduino-TFT/zh 1 显示
Microduino-Motor/zh 1 四轴电机驱动
Microduino-Robot/zh 1 驱动连接底板
  • 其他设备
模块 数量 功能
机器小车机架 1 车体
螺丝 18 固定
螺母 8 固定
Micro-USB数据线 1 下载程序
车轮 1 车体
电机 1 驱动车轮
电池 1 供电

实验原理

机器人小车种类比较多,如循迹,壁障,蓝牙遥控小车,电脑鼠等。但是其行走控制方式基本是一样的,无非就是前后左右四个方向运动。当然结构上会有一定区别,不同功能需要采用不同传感器,本次我们主要使用两轮驱动,通过控制两个轮子的旋转方向,实现前进后退,旋转等功能,当然还要加上万向轮,这样才能保持平衡。 该小车结构简单,主要包括三个方面:车轮、车身、控制系统。 1)车轮采用两个减速电机,扭力大,可PWM调速,控制简单。 2)车身采用木板,大小:8cm*8cm*8cm。 3)整个控制系统包括四个部分:

  • 供电系统

因为Cube小车体积比较小,所以采用锂电池。

  • 中央处理器

中央处理器是整个小车的核心,就像电脑的CPU,人的大脑,有一定思维能力,能够处理复杂事件。采用Microduino-Core作为核心。

  • 无线通讯

小车采用Microduino-nRF24无线通讯方案,通讯速度响应快,控制范围:空阔地域大约100米。

  • 电机控制

采用Microduino-Robot直流电机驱动模块,一个模块能够驱动两个电机,同时将中央处理器和直流电机模块连接起来。

文档

调试过程

  • Cube小车程序

将Microduino Core、Microduino USBTTL堆叠在一起.用数据线将写好的程序通过Microduino USBTTL上传到Microduino Core上。 注意:最好不要将所有模块堆叠在一起之后再上传程序

打开Aroduino IDE,若电脑中没有安装,则参照附录中的安装方法,先安装Aicroduino IDE。点击左上【文件】选项→点击【打开】。

浏览到项目程序地址,点击“Robot_Microduino.ino”程序打开

之后点击左上角的"√"进行编译,点击上边栏的工具,确认板卡(Microduino-Core)处理器(Atmega328P@16M,5V)和端口号(COMX)。三项都如图确认无误之后点击"→"按钮下载程序到开发板上

  • Joypad程序

过程与上一步基本相同。在【文件】→【打开】这一步中找到Joypad_RC.ino并选择板卡型号之后下载即可。

Cube机器人拼装

  • Step1:首先将车子的轮胎和电击用支架和螺丝组合起来,再将轮胎和电机固定在A1上
  • Step2:将A2插入A1两边的凹口位置,再将B1接在A1顶部,A3接在A1底部然后用A4进行固定
  • Step3:将B2和C1分别接在B1的左右边对应位置
  • Step4:将nRF模块底部接上天线,再与Core进行拼接,之后将其与电池连接,并加在Robot底板上。使用螺丝将底板固定在B1上
  • Step5:将C2拼接在A1对应位置固定
  • Step6:将D1接入B2和C1顶部接口部分,再将D2接到B2和C1前方的凹槽部分,完成安装后将天线的贴纸撕下,将天线贴在任意位置

Joypad搭建

  • Step 1:将Microduino-TFT从Microduino-Joypad面板后面卡进Microduino-Joypad面板上,用尼龙螺丝固定,注意Microduino-TFT安装方向
Joypadstep1.jpg
  • Step 2:将传感器接线插在Microduino-TFT的接口上
Joypadstep2.jpg

注意:接不同的电池需要拨动中间的开关,在图中已有标志。需要先拨开关再接入电池,否则会影响使用。

Joypadstep1 1.jpg
  • Step 3:首先分别将两个摇杆按键、电池、四个白色按键放入对应位置,之后将连接好天线的nRF模块和Core装到Joypad底板上
Joypadstep3.jpg
  • Step 4:将Microduino-TFT传感器接线的另一头接到底板上的相应位置,之后将长版螺丝帽放到四个角的相应位置
Joypadstep4.jpg
  • Step 5:将Joypad的表壳和底板使用螺丝和螺丝帽固定好
Joypadstep5.jpg
  • Step 6:组装完成后将天线上的贴纸撕下,将天线贴在底板背面的任意位置,至此Joypad组装完毕
Joypadstep6.jpg

Joypad搭建调试

  • 按键对应

在打开Joypad之后的4秒左右时间之内按下Key1(下方最左侧的按键),会进入设置(Config)模式

Step1进入设置.jpg
  • 进入设置模式

按照图中的颜色,从左至右对应为Key1~Key4

Step1按键对应.jpg

注意:必须在进入操作界面前进入(4S左右时间)。若未进入则重启进入

  • 摇杆校准

按动Key3和Key4使光标上下移动,Key1为返回,Key2为确认 选择第一项Joystick Config进入摇杆设置模式 继续选择Joystick Correct进入摇杆校准模式。 进入之后会显示如图中第三张图所示的界面,初始状态为两个十字 此时摇动左右摇杆至最上,最下,最左,最右四个极限状态 (推荐操作方式:将摇杆摇动一圈) 摇动之后会看到十字的四个方向出现圆圈,圆圈扩大到最大状态证明已经是摇杆的极限位置 校准之后按Key2确认并返回上一页面

Step2摇杆校准.jpg
  • 选择控制模式

按Key1回到主界面,选择第二项Protocol Config进入模式选择 选择第一项Mode,之后选择nRF24即robot控制模式,按下Key2确认并返回

  • 设置通信信道

返回二级菜单,选择nRF24 Channel按下Key2确认 选择70,它是与Robot_Microduino.ino中nRF24的配置函数设置相对应的

至此,Cube小车和遥控器已经组装完成

注意问题

  • 下载程序时候最好只叠加core(core+)和USBTTL,虽然本次搭建涉及的nRF24不会引起冲突,但是别的通信模块有时会造成串口冲突,养成好习惯。
  • 锂电池正负极别接错了,否则会烧坏电路。
  • 调试好后,实际运行时不要使用USB供电,电压不足,请使用电池。

程序说明

  • Joypad部分

def.h中 定义了

uint8_t nrf_channal = 70;  //0~125

nrf_channal为nrf通信的通道,joypad和Cube小车的代码中都会有该定义 当通道一致时则Joypad可与Cube小车成功连接。 在小车代码中会有如下程序段

 //nRF==============================
  SPI.begin();		//初始化SPI总线
  radio.begin();
  network.begin(/*channel*/ 70  , /*node address*/ this_node);

在data.h中

  outBuf[0] = Joy1_x;
  outBuf[1] = Joy1_y;
  outBuf[2] = Joy_x;
  outBuf[3] = Joy_y;
  outBuf[4] = map(AUX[0], 0, 1, Joy_MID - Joy_maximum, Joy_MID + Joy_maximum);
  outBuf[5] = map(AUX[1], 0, 1, Joy_MID - Joy_maximum, Joy_MID + Joy_maximum);
  outBuf[6] = map(AUX[2], 0, 1, Joy_MID - Joy_maximum, Joy_MID + Joy_maximum);
  outBuf[7] = map(AUX[3], 0, 1, Joy_MID - Joy_maximum, Joy_MID + Joy_maximum);

8位数组outBuf表示Joypad发出的8位数据,0位为右摇杆左右,1为右摇杆上下,2为左摇杆左右,3位左摇杆上下,4~7位对应AUX0~4

在nrf.h中

struct send_a	//发送
{
  uint32_t ms;
  uint16_t rf_CH0;
  uint16_t rf_CH1;
  uint16_t rf_CH2;
  uint16_t rf_CH3;
  uint16_t rf_CH4;
  uint16_t rf_CH5;
  uint16_t rf_CH6;
  uint16_t rf_CH7;
};

此处定义的send_a结构体为对应的9位要发送的数据

  • 小车部分

这四个定义为控制减速电机左轮前进后退与右轮前进后退

#define motor_pin0A 5  //PWM left
#define motor_pin0B 7
#define motor_pin1A 6  //PWM 
#define motor_pin1B 8

此处的receive_a对应Joypad程序中的send_a

struct receive_a	//接收
{
  uint32_t ms;
  uint16_t rf_CH0;
  uint16_t rf_CH1;
  uint16_t rf_CH2;
  uint16_t rf_CH3;
  uint16_t rf_CH4;
  uint16_t rf_CH5;
  uint16_t rf_CH6;
  uint16_t rf_CH7;
};

选择CH3为左摇杆控制前后,CH0位右摇杆控制左右

 _i[0] = map(rec.rf_CH3, 1000, 2000, -MAX_THROTTLE, MAX_THROTTLE);   
_i = _turn;
_i[0] = map(rec.rf_CH0, 1000, 2000, -MAX_STEERING, MAX_STEERING);

视频