【转载】教你自制最skr的全向麦轮小车
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原作者：铁熊
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。
图1（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！
首先来看一下麦轮战车的演示视频吧：
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！
## 制作麦克纳姆轮
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
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。
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，
4、重复上述步骤，麦克纳姆轮就制作完成啦！
5、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，如图6所示，底盘就完成啦。
## 制作麦克纳姆轮战车
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：
-
Arduino核心控制板Athena×1
-
电机驱动×2
-
超声波模块×1
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3.7V锂电池×1
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麦轮战车底盘
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激光切割木板结构件
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杜邦线导线若干
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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，
2、准备好前挡板与电池仓挡板以及固定件
前挡板与固定件
电池仓挡板与固定件
3、安装好电池仓与前挡板。
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
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，是不是还有点萌呢？
恩，其实我还能换头像呢~
分分钟换个 skr skr 的麦熊头像！
## 麦克纳姆轮战车电路
此小车采用的是捣鼓车间出品的Athena核心控制板，自带传感器接口与蓝牙接口，可以满足大部分项目需求。
Athena核心控制板
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1：调速说明
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直流电机
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旋转方式
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IN1（PWM）
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IN2
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IN3（PWM）
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IN4
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|
Motor-A
|
正转（调速）
|
1/PWM
|
0
|
|
|
|
|
反转（调速）
|
PWM/0
|
1
|
|
|
|
|
待机
|
0
|
0
|
|
|
|
|
刹车
|
1
|
1
|
|
|
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Motor-B
|
正转（调速）
|
|
|
1/PWM
|
0
|
|
|
反转（调速）
|
|
|
PWM/0
|
1
|
|
|
待机
|
|
|
0
|
0
|
|
|
刹车
|
|
|
1
|
1
|
注：表中“1”代表高电平；“0”代表低电平；“PWM”代表调制脉宽波。IN1、IN2控制电机A；IN3、IN4控制电机B。
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。
## 麦克纳姆轮控制程序
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。
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。摇杆部分算法如图19所示，完整程序详见附件。
至此，完整的麦轮战车就完成啦！