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星慈光编程虫2号小车讲解第一篇--向前向后

网友: 技术文档 2025-07-26 20:51:16

星慈光编程虫2号小车是一款基于微控制器（如Arduino）的编程教学小车，常用于学习机器人控制和编程基础。本讲解将重点介绍小车的基本运动：前进、后退、左转和右转。这些运动通过控制电机实现，通常涉及调整电机的方向和速度。小编将逐步解释原理、编程实现和注意事项，帮助您快速上手。

目录

准备工作

硬件：

软件：

运动原理

麦克拉姆轮的运动原理

基本概念

向前运动

向后运动

向左平移（向左横移）

向右平移（向右横移）

旋转运动

代码

宏定义

设置引脚 setup()函数

辅助函数

up()

down()

完整代码：让小车不停向前移动5秒，向后移动5秒

准备工作

硬件：
  1. Arduino UNO R3 原装进口
  2. 星慈光 HJ-P20R34
  3. 驱动版编程虫2号小车套装
软件：

arduino IDEhttps://www.arduino.cc/en/software/

运动原理

星慈光编程虫2号小车使用麦克拉姆轮驱动。

麦克拉姆轮的运动原理

麦克拉姆轮（Mecanum wheel）是一种特殊设计的轮子，常用于全向移动机器人。它的轮缘上安装有多个倾斜的辊子（通常呈45度角），这些辊子允许轮子在滚动时产生侧向力。通过独立控制每个轮子的旋转方向和速度，机器人可以实现复杂的运动，包括向前、向后、向左平移、向右平移以及旋转。下面小编将逐步解释如何实现这些基本运动。

基本概念
  • 麦克拉姆轮通常安装在机器人的四个角落：前左轮（FL）、前右轮（FR）、后左轮（BL）、后右轮（BR）。
  • 每个轮子的辊子角度决定了其力分解：当轮子旋转时，产生的力可以分解为纵向分量（沿机器人前进方向）和横向分量（垂直于前进方向）。
  • 通过组合四个轮子的旋转，可以合成机器人的整体运动。运动方向由轮子速度向量控制，其中正速度表示轮子向前旋转（例如，顺时针），负速度表示向后旋转（逆时针）。
向前运动
  • 原理：机器人向正前方移动时，需要所有轮子产生的纵向分量叠加，而横向分量相互抵消。
  • 控制方式：
    • 所有四个轮子以相同速度向前旋转（正速度）。
    • 例如：FL = +v, FR = +v, BL = +v, BR = +v（其中 v 是速度值）。
  • 为什么有效：每个轮子的力分解中，纵向分量主导，横向分量由于对称布局而抵消，合力推动机器人向前。
  • 简化公式：机器人的纵向速度v_x与轮子速度成正比： v_x \\propto \\frac{w_{\\text{FL}} + w_{\\text{FR}} + w_{\\text{BL}} + w_{\\text{BR}}}{4}  其中 w 表示轮子角速度。
向后运动
  • 原理：与向前运动相反，所有轮子向后旋转，纵向分量叠加向后。
  • 控制方式：
    • 所有四个轮子以相同速度向后旋转（负速度）。
    • 例如：FL = -v, FR = -v, BL = -v, BR = -v。
  • 为什么有效：力分解中，纵向分量反向，横向分量抵消，机器人整体向后移动。
  • 简化公式：纵向速度v_x为负值。
旋转运动
  • 顺时针旋转：左轮向前旋转（FL = +v, BL = +v），右轮向后旋转（FR = -v, BR = -v）。
  • 逆时针旋转：左轮向后旋转（FL = -v, BL = -v），右轮向前旋转（FR = +v, BR = +v）。

代码

宏定义
// M1#define FR1 6#define FR2 10// M2#define FL1 5#define FL2 9// M3#define BR1 A5#define BR2 11// M4#define BL1 A4#define BL2 3
设置引脚 setup()函数
 pinMode(FR1, OUTPUT); pinMode(FR2, OUTPUT); pinMode(FL1, OUTPUT); pinMode(FL2, OUTPUT); pinMode(BR1, OUTPUT); pinMode(BR2, OUTPUT); pinMode(BL1, OUTPUT); pinMode(BL2, OUTPUT);
辅助函数
  1. up()
    void up() { digitalWrite(FR1, 0); digitalWrite(FR2, 1); digitalWrite(FL1, 0); digitalWrite(FL2, 1); digitalWrite(BR1, 0); digitalWrite(BR2, 1); digitalWrite(BL1, 0); digitalWrite(BL2, 1);}
  2. down()
    void down() { digitalWrite(FR1, 1); digitalWrite(FR2, 0); digitalWrite(FL1, 1); digitalWrite(FL2, 0); digitalWrite(BR1, 1); digitalWrite(BR2, 0); digitalWrite(BL1, 1); digitalWrite(BL2, 0);}
  • 1表示高电平，0表示低电平

完整代码：让小车不停向前移动5秒，向后移动5秒

// M1#define FR1 6#define FR2 10// M2#define FL1 5#define FL2 9// M3#define BR1 A5#define BR2 1// M4#define BL1 A4#define BL2 3void setup() { pinMode(FR1, OUTPUT); pinMode(FR2, OUTPUT); pinMode(FL1, OUTPUT); pinMode(FL2, OUTPUT); pinMode(BR1, OUTPUT); pinMode(BR2, OUTPUT); pinMode(BL1, OUTPUT); pinMode(BL2, OUTPUT);}// 00停，01前，10退void up() { digitalWrite(FR1, 0); digitalWrite(FR2, 1); digitalWrite(FL1, 0); digitalWrite(FL2, 1); digitalWrite(BR1, 0); digitalWrite(BR2, 1); digitalWrite(BL1, 0); digitalWrite(BL2, 1);}void down() { digitalWrite(FR1, 1); digitalWrite(FR2, 0); digitalWrite(FL1, 1); digitalWrite(FL2, 0); digitalWrite(BR1, 1); digitalWrite(BR2, 0); digitalWrite(BL1, 1); digitalWrite(BL2, 0);}void loop() { up(); delay(5000); down(); delay(5000);}

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