查看“开源电驱机器小车CUBE/zh”的源代码

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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
{|class="wikitable"
|-
|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
{|class="wikitable"
|-
|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
|}
[[File:Boxz物料.jpg||1000px|center]]

==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==
*百度盘下载
**Joypad代码:[http://pan.baidu.com/s/1o6zVh3O Joypad_RC]  提取码:z6k2
**Cube机器人：[http://pan.baidu.com/s/1c0kG04w Robot_Microduino]  提取码：tjpu

*Github下载
**Joypad代码：[https://github.com/wasdpkj/Joypad_RC/tree/master/Joypad_RC Joypad_RC]
**Cube 小车代码：[https://github.com/wasdpkj/Robot_Microduino/blob/master/Robot_Microduino/Robot_Microduino.ino Robot_Microduino]

==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】。
[[File:Cubeopen.png||600px|center]]
浏览到项目程序地址，点击“Robot_Microduino.ino”程序打开
[[File:Cubeopen2.png||600px|center]]
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
[[File:Cubeselect.png||600px|center]]

*Joypad程序
过程与上一步基本相同。
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。
【文件】→【打开】
浏览到项目程序地址，点击“Robot_Microduino.ino”程序并打开
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

==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
[[File:Cubestep1.jpg||600px|center]]
*'''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
[[File:Cubestep2.jpg||600px|center]]
*'''Step3''':将B2和C1分别接在B1的左右边对应位置
[[File:Cubestep3.jpg||600px|center]]
*'''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
[[File:Cubestep4.jpg||600px|center]]
*'''Step5''':将C2拼接在A1对应位置固定
[[File:Cubestep5.jpg||600px|center]]
*'''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
[[File:Cubestep6.jpg||600px|center]]

====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
[[File:Joypadstep1.jpg|center|600px]]
*'''Step 2'''：将传感器接线插在Microduino-TFT的接口上
[[File:Joypadstep2.jpg|center|600px]]
'''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。'''
[[File:Joypadstep1_1.jpg|center|800px]]
*'''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
[[File:Joypadstep3.jpg|center|600px]]
*'''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
[[File:Joypadstep4.jpg|center|600px]]
*'''Step 5'''：将Joypad的表壳和底板使用螺丝和螺丝帽固定好
[[File:Joypadstep5.jpg|center|600px]]
*'''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
[[File:Joypadstep6.jpg|center|600px]]

====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
[[File:Step1进入设置.jpg|600px|center|]]
*进入设置模式
按照图中的颜色，从左至右对应为Key1~Key4
[[File:Step1按键对应.jpg|600px|center|]]
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
[[File:Step2摇杆校准.jpg|600px|center|]]
*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
[[File:Step3设置Robot模式.jpg|600px|center|]]
*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
[[File:Step4通信通道设置robot.jpg|600px|center|]]
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
<source lang = "cpp">
uint8_t nrf_channal = 70;  //0~125
</source>
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
<source lang = "cpp">
 //nRF==============================
  SPI.begin();		//初始化SPI总线
  radio.begin();
  network.begin(/*channel*/ 70  , /*node address*/ this_node);
</source>
在data.h中
<source lang = "cpp">
  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);
</source>
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
<source lang = "cpp">
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;
};
</source>
此处定义的send_a结构体位对应的0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
<source lang = "cpp">
#define motor_pin0A 5  //PWM left
#define motor_pin0B 7
#define motor_pin1A 6  //PWM 
#define motor_pin1B 8
</source>
此处的receive_a对应Joypad程序中的send_a
<source lang = "cpp">
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;
};
</source>
选择CH3为左摇杆控制前后，CH0位右摇杆控制左右
<source lang = "cpp">
 _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);
</source>

==视频==