掌控板+麥輪，Mixly + Blynk，讓你的麥輪戰甲嗨炸全場！

掌控板+麥輪，Mixly + Blynk，讓你的麥輪戰甲嗨炸全場！

原文首發於“鐵熊玩創客”公衆號，鏈接：https://mp.weixin.qq.com/s/BbKvrtddJMv4vyldfYR2ww

話不多說，先上演示視頻：https://www.bilibili.com/video/av67246057

隨着大疆 RoboMaster S1 麥克納姆輪（下文簡稱"麥輪"）戰車的推出，在創客教育圈掀起了一股麥克納姆輪戰車 DIY 飆車的浪潮。在這之前我也 DIY 設計過的一輛萌寵版的麥輪小車麥熊戰車，也得到了比較高的閱讀量，可以點擊下方圖片，查看製作教程。

麥熊雖萌，可惜沒有戰鬥力，對於麥輪戰車來說好像缺了點什麼。幸好這次有創客朋友的公司推出了一輛火力全開的"狄仁傑"麥輪戰車，而且價格也很公道，相比大疆 S1 動輒快 3500 元的價格，簡直良心多了。於是趁着手癢勁，趕緊入手一輛來試玩。爲避免廣告嫌疑，就不放購買鏈接和價格了，感興趣的可以私戳或者留言。

跟大疆 S1 一樣，"狄仁傑"戰車也是需要你自己動手組裝的，而且擴展性更高，可以說是相當硬核了！這篇文章主要記錄我初次上手的組裝和試玩的過程，並編寫了一個簡單的控制程序試玩一下。後面如果有時間，我會給大家分享更多的玩法。

這篇文章主要分爲組裝、電路、原理、控制四個部分，如果已經玩過的朋友，可以直接跳到自己感興趣的章節，下面開始正式介紹。

組裝篇

在玩麥輪戰車之前，肯定要組裝起來，因此首先是組裝篇。

這裏介紹的主要是我根據自己的摸索寫的安裝過程，與官方安裝視頻上介紹的教程稍有差異，大家以官方教程爲準，然後可以適當參考我這邊的圖文教程。主要差異體現在電池的安裝位置，其他結構的安裝，雖然順序不一樣（爲了寫文章有一個關係邏輯），但是最終裝完後結果是一樣的。

這裏放上官方安裝視頻供大家查閱。

https://mp.weixin.qq.com/mp/readtemplate?t=pages/video_player_tmpl&action=mpvideo&auto=0&vid=wxv_978099775776145408

組裝車架

先來組裝機身。包裝裏材料很多，基本已經給大家分好類了，不要搞混。首先取出包裝裏的如下材料，這些材料主要是用來製作車身的。注意車架分上下兩片，這兩片車架外形結構上是完全一樣並且對稱的。如下圖所示，由於車架是亞克力激光切割製作的，所以外面的保護膜還沒有撕掉。黑色那個車架我已經撕掉了保護膜，另一片車架上的保護膜也需要撕掉，圖中只撕了一片是爲了方便各位對照。當然你也可以不撕，但是黑色的亞克力鏡面車架會不會更帥呢？撕了膜是帥氣的 Tony，不撕可能就是土根了~

首先將 4 個 L 形電機支架用 M3×10mm 的螺絲和螺母固定到下層車架上，每個 L 形支架至少需要 2 顆螺絲固定在對角線上，如下圖所示。當然爲了更加牢固，也可以固定 4 顆螺絲。

然後在 L 形支架上安裝電機，我們使用 M3×25mm 的螺絲與螺母將電機擰緊在 L 形支架上即可，注意電機安裝的方向，有轉軸的一邊朝外，如下圖所示。

然後在下層車架上安裝支撐銅柱，我們使用 M3×27mm 規格雙通銅柱配合 M3×10mm 螺絲安裝，安裝位置如下圖所示，注意找好孔位，前後對稱的位置共 4 根銅柱。

接着在上層板上安裝盤古斧（掌控板擴展板）支撐銅柱，我們使用 M3×24mm 規格雙通銅柱配合 M3×10mm 螺絲安裝，安裝位置如下圖所示，共 4 根銅柱。同樣需要注意找好孔位，不然跟盤古斧安裝孔位會不匹配。

最後將上下兩層車架對接安裝到一起，使用 M3×10mm 螺絲在銅柱上擰緊即可，如下圖所示。

安裝麥輪

安裝完車架之後，開始安裝麥輪。這裏需要注意的是，麥輪是不能隨意安裝的，它們的位置是有對應關係的的。最常見的安裝方式爲 X 形 或者 O 形，本文以 O 形 爲例（X 型在 yaw 方向不具有主動移動的能力）。我們只需按照下圖所示位置，將車架與麥輪擺放好，然後分別用聯軸器和自攻螺釘將麥輪固定到 4 個電機上即可。

這裏稍微介紹一下麥輪安裝的位置關係。麥克納姆輪由輪轂和輥子組成，輪轂是整個輪子的主體支架，輥子則是安裝在輪轂上的鼓狀物。麥輪的輪轂軸與輥子轉軸呈 45° 角。理論上，這個夾角可以是任意值，但最常用的還是 45° 角。

麥輪一般是四個一組使用，兩個左旋輪，兩個右旋輪。左旋輪和右旋輪呈手性對稱（意思是說像手一樣，左右對稱）。安裝方式有多種，主要分爲：X-正方形（X-square）、X-長方形（X-rectangle）、O-正方形（O-square）、O-長方形（O-rectangle）。正方形與長方形指的是四個輪子與地面接觸點所圍成的形狀。這裏要注意的是：

X 和 O 表示的是與 4 個輪子與地面接觸的輥子所形成的圖形，並不是從正上方看到的棍子形成的圖形的形狀！

X 和 O 表示的是與 4 個輪子與地面接觸的輥子所形成的圖形，並不是從正上方看到的棍子形成的圖形的形狀！

X 和 O 表示的是與 4 個輪子與地面接觸的輥子所形成的圖形，並不是從正上方看到的棍子形成的圖形的形狀！

• X-正方形：輪子轉動產生的力矩會經過同一個點，所以 yaw 軸無法主動旋轉，也無法主動保持 yaw 軸的角度。一般幾乎不會使用這種安裝方式。
• X-長方形：輪子轉動可以產生 yaw 軸轉動力矩，但轉動力矩的力臂一般會比較短。這種安裝方式也不多見。
• O-正方形：四個輪子位於正方形的四個頂點，平移和旋轉都沒有任何問題。受限於機器人底盤的形狀、尺寸等因素，這種安裝方式雖然理想，但可遇而不可求。
• O-長方形：輪子轉動可以產生 yaw 軸轉動力矩，而且轉動力矩的力臂也比較長。是最常見的安裝方式。

不管是 O-square 還是 O-rectangle，都屬於 O 形，如下圖所示即爲 O 形，對這裏沒有寫錯，下圖是 O 形。雖然從正上方來看，可以看到 4 個麥輪輥子的轉軸朝向呈一個 X 形狀，但是由於對稱關係，實際上與地面接觸的棍子所形成的的圖形是 O 形。

組裝完車架和麥輪之後，就可以裝上主控掌控板和擴展板盤古斧了，完成後效果如下圖所示。

安裝水彈槍

組裝完車架與麥輪之後，我們就可以開始安裝它的武器系統（水彈槍）了。

首先將舵機固定在舵機支架上，使用舵機包裝袋內含的自攻螺絲擰緊在支架上即可完成安裝，接着將舵機舵盤與齒輪安裝到如下位置，使用舵機包裝袋內 M2×5mm 螺絲擰緊，如下圖所示。

然後在彈夾上安裝固定器和齒臂，兩個側面均需要安裝齒臂，安裝位置如圖所示。

固定支架與齒臂安裝時，需要加入 2 片墊圈以減少摩擦力，使用 M3×14mm 螺絲安裝，安裝後以固定支架可以旋轉活動爲標準。兩個側面均需要安裝固定支架，但只需要安裝一個舵機即可，如下圖所示。

然後在車架上安裝水彈槍連接底座，注意調整好位置，避免水彈槍與後面的盤古斧碰到一起。

將水彈槍用 M3×8mm 螺絲與水彈槍底座連接，固定到車架上，如下圖所示。

在水彈槍上安裝儲彈箱，注意安裝的方向，使儲彈箱下方的出彈口與水彈槍上的進彈口位置對準，如下圖所示。

安裝電池盒

在電池盒背面貼上魔術貼。

然後將電池盒推入盤古斧擴展板與上層車架支架的空間。有了魔術貼之後，就可以依靠摩擦力將電池盒固定緊了。

成品欣賞

最後我們來欣賞一下狄仁傑戰車組裝完成的霸氣帥照！

電路篇

狄仁傑麥輪戰車的主控採用了大家所熟知的掌控板，以及特別爲掌控板和狄仁傑戰車設計的盤古斧擴展板。盤古斧擴展板分 A、B 兩板。A 板含內置鋰電池、掌控板插槽。掌控板可直接插在盤古斧 A 板上，可以採用主板的 USB 電源口或者內置的鋰電池進行供電。盤古斧 B 板含外接電源接口、電機接口。B 板需與 A 板結合才能使用，使用外接 6-18V 電壓供電，此時最大電流可達 3A，最大電機驅動電流達 800mA，可同時接入 6 個 9g 舵機或 4 個直流電機。

由於盤古斧上專門設計了 4 個電機和水彈槍的接口，而且還用了 PH2.0 防呆接口，所以接線特別簡單，只要按照安裝位置關係進行對應接線即可，這裏不再贅述。

原理篇

麥輪車的運動方式千變萬化，以 O 形結構爲例，最常見的運動方式就至少包括以下 18 種。而以下 18 種運動方式中，又以第一排的 6 種方式最爲常見。

（圖片來自安卓機器人的文章"麥輪走法初探"：https://makelog.dfrobot.com.cn/m_article-1705.html）

既然運動方式有那麼多種，難道每種方式我們都要單獨編寫一個控制程序麼？這樣當然可以，我們需要對每一種運動方式都編寫相應的程序，然後每種運動方式都要對應一個按鍵去控制，那麼就至少需要 18 個按鍵。或者簡化一些，我們只編寫最常見的 6 種運動方式，那麼至少也需要 6 個按鍵。但是這種編程方式在麥輪戰車不同運動形式之間進行切換時，我們都要先鬆開之前的按鍵，在去按下後面運動方式對應的按鍵，在操作上就會有卡頓感，變化不夠流暢，而且很容易記混按鍵的位置。

那麼有沒有其他方式進行控制呢？

當然有！我們只要理解麥輪運動之間的關係，推導出相應的計算公式，就可以將這些運動統統搞定了！

等等，還要推導公式？還能不能愉快的玩耍了！由於麥輪具體的運動計算公式推導稍微有點複雜，限於篇幅，所以這裏就不展開了，這裏只放結論。

以 O 形結構爲例的，首先我們規定一下運動方向的座標定義，我們規定麥輪戰車運動時的座標原點 O 爲 4 個輪子圍成圖案的軸心，正前方方向爲 y 軸正方向，向左爲 x 軸正方向，轉動方向規定逆時針方向轉動爲正方向，如下圖所示。

根據這個座標規定，可以分別將 4 個麥輪的運動進行分解，分解成沿輥子軸向的速度分量和垂直輥子軸向的速度分量，其中垂直輥子軸向的速度分量是可以忽略的，如下圖所示。下圖中的 a 和 b 分別代表每個輪子到車架軸心的 x 軸方向和 y 軸方向的長度。

根據這些規定，當麥輪戰車想要沿任一方向運動和轉動時，我們可以得出 4 個麥輪控制速度的計算公式如下：

上面的計算公式，分別對應狄仁傑麥輪戰車 M1、M2、M3、M4 這 4 個輪子的速度。這個公式中，既包含了平行移動，也包含了轉動，只要設置參數合理，理論上可以實現麥輪戰車所有的運動方式。

公式中每個參數的意義如下圖所示：

有了這個公式以後，我們就可以控制麥輪戰車沿着任意方向移動了。

具體公式推導可以參考知乎上的這篇文章：麥克納姆輪淺談：https://zhuanlan.zhihu.com/p/20282234

麥輪的原理也可以看一下 RoboMaster 機甲大師官方推出的這個視頻：https://www.bilibili.com/video/av17229132/

控制篇

有了運動公式以後，就可以進行控制了。控制主要分爲兩個部分，一個是麥輪戰車底層的運動控制，一個是遙控端的程序編寫。

根據上面的公式，我們可以知道，每輛戰車組裝好造型之後，a 和 b 都是固定不變的，因此要想控制一輛麥輪戰車瘋狂漂移，我們需要知道 3 個參數，分別是控制移動的 x 軸方向的速度分量 vx、y 軸方向的速度分量 vy 和控制轉動的速度 w，所以我們只需要兩個搖桿就夠了，一個搖桿用來控制移動，一個搖桿用來控制轉動。是不是比一堆按鈕要簡化多了？

等等，還要加兩個搖桿？好像狄仁傑戰車也沒配遙控器啊？

還記得狄仁傑戰車的主控板是什麼？對，掌控板！掌控板是不是具備藍牙和 Wi-Fi 連接功能？那是不是可以用手機藍牙連接控制了呢？那難道還要做個手機遙控的 App？也不是不可以啦，但是這裏呢，我們用更簡單的方法，我們可以用 Blynk 快速設計一個 App，來實現對狄仁傑戰甲的控制。

Blynk 遙控器設計

首先來看看下圖，這是我用 Blynk 設計的狄仁傑戰甲的控制器。你沒有看錯，圖片沒有反，我是故意設計成橫屏的，這樣可以用一隻手來控制移動（右邊的遙控），用另一隻手控制轉動（左邊的遙控）和武器（按鈕）。手機與狄仁傑戰甲之間通過 BLE 藍牙連接。

接下來就講一下如何設計這個 Blynk 控制器。首先在手機上打開 Blynk 軟件 ，選擇新建項目，項目名字隨你喜歡，設備選擇 ESP32 Dev Board，連接方式選擇 BLE 藍牙，如下圖所示。

然後分別拖出一個 BLE 模塊、一個 Button 模塊和兩個 Joystick 模塊，擺放位置如下圖所示，當然你也可以根據自己的喜歡隨意擺放。

然後分別對這幾個模塊進行設置，如下圖所示，具體的數值範圍，實際上也是需要計算的，但是呢這裏也不展開了，你可以自己隨意調試，我這邊也是隨意設了幾個參數作爲示例，如下圖所示。

設置完以後，當你想要控制狄仁傑戰甲的時候，只需要點擊藍牙標誌，連接藍牙後，就可以運行遙控程序了。注意這裏的藍牙名稱，是下文中程序自定義的，我這邊設置的藍牙名稱爲 Blynk。

底層運動控制

設計完 Blynk 控制器之後，開始編寫底層運動控制程序。

底層控制程序我採用 Mixly 進行編寫，原因是目前支持掌控板的軟件中，只有 Mixly 支持掌控板的藍牙，而且 Mixly 中 Blynk 功能更豐富。爲什麼用本地藍牙而不用 Wi-Fi 呢？因爲 Wi-Fi 控制會有延遲，而本地藍牙幾乎沒有延遲。

打開 Mixly 軟件，在主控板中選擇 Arduino HandBit，即掌控板，就可以開始編程了。

首先在初始化裏面定義幾個參數，maxNumber 是用來存儲 4 個電機中速度的最大值，後面會用到；alength 代表速度分析圖中 a 的長度，blength 代表 b 的長度；m1speed、m2speed、m3speed、m4speed 分別代表 4 個麥輪（電機）的速度。注意，爲了後面計算時不被取整影響，所以這裏所有的變量參數都設置成了小數，後面其他函數中用到的參數也都是小數。

然後編寫 4 個麥輪單獨控制的函數，規定速度參數 speed 爲正時，表示向前進方向運動；speed 爲負時，表示向後退方向運動。4 個麥輪單獨控制的函數如下圖所示：

然後在定義一個取最大值函數 maxNumberAbs()，它是作用是獲取 4 個值中的最大值，後面會用來比較 4 個速度值，並將最大的速度值存儲在 maxNumber 變量中。

接着就可以根據上面的計算公式，編寫整車運動控制函數了。定義這個函數的名稱爲 move()，這個函數裏面有 3 個變量：vx 代表 x 軸方向的運動速度；vy 代表 y 軸方向的運動速度；w 代表轉動速度。這幾個速度值都可正可負。這個函數中還有兩個常量：alength 和 blength，這兩個數值的意義上文已經說明。另外由於每個電機轉動速度最大爲 255，而在 Blynk 中我是隨意設置的數值（最好計算一下，其實我也是懶得計算想快點玩了），所以這裏要將每個輪子計算後的速度值歸一化，並約束到 -255~255 之間。這裏就用到了上面定義 maxNumberAbs() 的函數。

有了這幾個函數以後，我們只要在 Blynk 上給它傳輸 vx、vy、w 這 3 個變量就可以控制每個輪子的運動了。首先初始化 Blynk BLE 藍牙連接，其中 Blynk 授權碼填寫你自己手機端產生的授權碼，BLE 名稱隨意，取一個你自己喜歡的名字即可，這裏我保持了默認的 Blynk 沒改。

然後用從App獲取數據模塊分別從兩個搖桿獲取速度參數，其中控制移動的搖桿，連接在 Blynk 的V0 虛擬管腳，控制轉動的搖桿，連接在 Blynk 的 V1 虛擬管腳 ，獲取相應速度後，直接用 move 函數控制移動即可。

然後再編寫水彈槍武器控制程序，如下圖所示

至此，狄仁傑戰甲的基本控制程序就編寫好了，當然你也可以添加更多功能，比如武器角度控制，燈光控制系統等，由於這篇文章只是簡單的試玩，就暫時不展開了。完整的程序如下圖所示。

上傳程序，連接藍牙，開始戰鬥吧！

總結

體驗篇就到這裏啦，這篇文章只是簡單分享了一種麥輪控制的玩法，實際上基於麥輪戰車，我們還能拓展出更多玩法，比如漂移巡線、目標識別、圖傳跟蹤、擊打競技等，後面有時間再慢慢跟大家分享。

最後來簡單總結一下，麥輪戰車的運動方式雖然比一般的小車要複雜一些，但是它的玩法也更多，硬核指數也更高，絕對是玩創客的朋友必玩的一個項目，而且 DIY 會更好玩哦。

這篇文章用到的狄仁傑麥輪戰車不僅可以 DIY，還配備了掌控板做控制，加裝了武器系統，後期更是可以加上圖像識別、人工智能等更多酷炫狂拽的技能，不僅僅適合入門麥輪戰車，更是後期玩進階改裝的絕佳選擇！如果再配備 Blynk 控制系統，控制的靈活性就更高了，遙控端幾乎可以不受硬件的限制，而且還不用增加任何材料成本，通過簡單的拖拽，就能搞定一個複雜的 App，甚至還能加上類似大疆的圖傳系統，有空的朋友可以先去試試看哦。

最後再提醒一下：

（這兩句話，上一句出自汝州一中朱現偉老師，下一句出自窮玩貓牛老師）

全文完！

對了，Mixly 程序請到知識星球創客教育能量站下載：https://t.zsxq.com/yrFeAIm

Mixly1.0_Win_Beta(9.10)教師節特別版下載地址鏈接: https://pan.baidu.com/s/198c7eg-OGFKhSoEudkDbrw 提取碼: cwc5

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