实物展示

1、选材用料

2、设计原理

2、代码展示

#include <PS2X_lib.h>
#include<AFMotor.h>
#define PS2_DAT        13  //14    //对应的串口初始化，arduino板上的引脚分别连接PS2上对应的标识引脚
#define PS2_CMD        11  //15     //引脚可按自己连接更改
#define PS2_SEL        10  //16
#define PS2_CLK        12  //17AF_DCMotor motor1(1);//对四个电机的连接建立
AF_DCMotor motor2(2);
AF_DCMotor motor3(3);
AF_DCMotor motor4(4);#define pressures   true
#define rumble      truePS2X ps2x; // create PS2 Controller Classint error = 0;//以防出错的检测
byte type = 0;
byte vibrate = 0;void (* resetFunc) (void) = 0;
/*检测连接是否建立，在无显示屏，无法print情况下无用*/
void setup(){Serial.begin(115200);//串口通讯波特率的建立motor1.setSpeed(200); //四个电机速度的设置（200可按实际需要速度更改）motor2.setSpeed(200); motor3.setSpeed(200); motor4.setSpeed(200); delay(500);  //added delay to give wireless ps2 module some time to startup, before configuring iterror = ps2x.config_gamepad(PS2_CLK, PS2_CMD, PS2_SEL, PS2_DAT, pressures, rumble);if(error == 0){Serial.print("Found Controller, configured successful ");Serial.print("pressures = ");if (pressures)Serial.println("true ");elseSerial.println("false");Serial.print("rumble = ");if (rumble)Serial.println("true)");elseSerial.println("false");Serial.println("Try out all the buttons, X will vibrate the controller, faster as you press harder;");Serial.println("holding L1 or R1 will print out the analog stick values.");Serial.println("Note: Go to www.billporter.info for updates and to report bugs.");}  else if(error == 1)Serial.println("No controller found, check wiring, see readme.txt to enable debug. visit www.billporter.info for troubleshooting tips");else if(error == 2)Serial.println("Controller found but not accepting commands. see readme.txt to enable debug. Visit www.billporter.info for troubleshooting tips");else if(error == 3)Serial.println("Controller refusing to enter Pressures mode, may not support it. ");type = ps2x.readType(); switch(type) {case 0:Serial.println("Unknown Controller type found ");break;case 1:Serial.println("DualShock Controller found ");break;case 2:Serial.println("GuitarHero Controller found ");break;case 3:Serial.println("Wireless Sony DualShock Controller found ");break;}}/*前后左右函数*/
void STOP(){motor1.run(RELEASE); motor2.run(RELEASE); motor3.run(RELEASE); motor4.run(RELEASE);
}//停止函数void RUN(){motor1.run(FORWARD); motor2.run(FORWARD); motor3.run(FORWARD); motor4.run(FORWARD);
}//可调速的前进函数void LEFT(){motor1.run(FORWARD); motor2.run(BACKWARD); motor3.run(BACKWARD); motor4.run(FORWARD);
}//可调速的左转函数void RIGHT(){motor1.run(BACKWARD); motor2.run(FORWARD); motor3.run(FORWARD); motor4.run(BACKWARD);
}//可调速的右转函数void BACK(){motor1.run(BACKWARD); motor2.run(BACKWARD); motor3.run(BACKWARD); motor4.run(BACKWARD);
}//可调速的后退函数void zishun(){motor1.run(FORWARD); motor2.run(BACKWARD); motor3.run(FORWARD); motor4.run(BACKWARD);
}//顺时针自转void zini(){motor1.run(BACKWARD); motor2.run(FORWARD); motor3.run(BACKWARD); motor4.run(FORWARD);
}//逆时针自转/*直接引用示例库，在按下某一按键后，会print 提示，
在提示后加入需要运行的代码，即可实现需要效果，也
可删去多余部分，在此小编直接引用*/
void loop() {if(error == 1){ //skip loop if no controller foundresetFunc();}if(type == 2){ //Guitar Hero Controllerps2x.read_gamepad();          //read controller if(ps2x.ButtonPressed(GREEN_FRET))Serial.println("Green Fret Pressed");if(ps2x.ButtonPressed(RED_FRET))Serial.println("Red Fret Pressed");if(ps2x.ButtonPressed(YELLOW_FRET))Serial.println("Yellow Fret Pressed");if(ps2x.ButtonPressed(BLUE_FRET))Serial.println("Blue Fret Pressed");if(ps2x.ButtonPressed(ORANGE_FRET))Serial.println("Orange Fret Pressed"); if(ps2x.ButtonPressed(STAR_POWER))Serial.println("Star Power Command");if(ps2x.Button(UP_STRUM))          //will be TRUE as long as button is pressedSerial.println("Up Strum");if(ps2x.Button(DOWN_STRUM))Serial.println("DOWN Strum");if(ps2x.Button(PSB_START))         //will be TRUE as long as button is pressedSerial.println("Start is being held");if(ps2x.Button(PSB_SELECT))Serial.println("Select is being held");if(ps2x.Button(ORANGE_FRET)) {     // print stick value IF TRUESerial.print("Wammy Bar Position:");Serial.println(ps2x.Analog(WHAMMY_BAR), DEC); } }else { //DualShock Controllerps2x.read_gamepad(false, vibrate); //read controller and set large motor to spin at 'vibrate' speedif(ps2x.Button(PSB_START))         //will be TRUE as long as button is pressedSerial.println("Start is being held");if(ps2x.Button(PSB_SELECT))Serial.println("Select is being held");      if(ps2x.Button(PSB_PAD_UP)) {      //will be TRUE as long as button is pressedSerial.print("Up held this hard: ");RUN();//按压PSB_PAD_UP键后执行RUN()函数Serial.println(ps2x.Analog(PSAB_PAD_UP), DEC);}if(ps2x.Button(PSB_PAD_RIGHT)){Serial.print("Right held this hard: ");RIGHT();//按压PSB_PAD_RIGHT键后执行 RIGHT()函数右转Serial.println(ps2x.Analog(PSAB_PAD_RIGHT), DEC);}if(ps2x.Button(PSB_PAD_LEFT)){Serial.print("LEFT held this hard: ");LEFT();//按压PSB_PAD_LEFTT键后执行LEFT()函数左转Serial.println(ps2x.Analog(PSAB_PAD_LEFT), DEC);}if(ps2x.Button(PSB_PAD_DOWN)){Serial.print("DOWN held this hard: ");BACK();//按压PSB_PAD_DOWN键后执行 BACK()函数后退Serial.println(ps2x.Analog(PSAB_PAD_DOWN), DEC);}   if(ps2x.Button(PSB_R3)){Serial.print("DOWN held this hard: ");zishun();//按压PSB_R3键后执行zishun()函数顺时针自转Serial.println(ps2x.Analog(PSAB_PAD_DOWN), DEC);}   if(ps2x.Button(PSB_L3)){Serial.print("DOWN held this hard: ");zini();//按压PSB_L3键后执行 zini()函数逆时针自转Serial.println(ps2x.Analog(PSAB_PAD_DOWN), DEC);}   /*以下函数在实作中没有用到*/vibrate = ps2x.Analog(PSAB_CROSS);  //this will set the large motor vibrate speed based on how hard you press the blue (X) buttonif (ps2x.NewButtonState()) {        //will be TRUE if any button changes state (on to off, or off to on)if(ps2x.Button(PSB_L3))Serial.println("L3 pressed");if(ps2x.Button(PSB_R3))Serial.println("R3 pressed");if(ps2x.Button(PSB_L2))Serial.println("L2 pressed");if(ps2x.Button(PSB_R2))Serial.println("R2 pressed");if(ps2x.Button(PSB_TRIANGLE))Serial.println("Triangle pressed");   STOP();      }if(ps2x.ButtonPressed(PSB_CIRCLE))               //will be TRUE if button was JUST pressedSerial.println("Circle just pressed");if(ps2x.NewButtonState(PSB_CROSS))               //will be TRUE if button was JUST pressed OR releasedSerial.println("X just changed");if(ps2x.ButtonReleased(PSB_SQUARE))              //will be TRUE if button was JUST releasedSerial.println("Square just released");     if(ps2x.Button(PSB_L1) || ps2x.Button(PSB_R1)) { //print stick values if either is TRUESerial.print("Stick Values:");Serial.print(ps2x.Analog(PSS_LY), DEC); //Left stick, Y axis. Other options: LX, RY, RX  Serial.print(",");Serial.print(ps2x.Analog(PSS_LX), DEC); Serial.print(",");Serial.print(ps2x.Analog(PSS_RY), DEC); Serial.print(",");Serial.println(ps2x.Analog(PSS_RX), DEC); }     }delay(50);
}

3、结构原理

3.1建模

通过建模模拟车体基本构架，便于结构设计、无实物展示展示和组装；

(b)

图3.1 小车sw模型

小车简介：小车将采用钢质小车地盘作为车身；以直流减速电机提供动力；麦克纳姆轮作为车轮；采取可装卸推球凹槽。

图3.2 小球推槽结构

小球推槽结构简介：采用螺母结构固定于车身，竞速赛道时取下提高速度和可操控性，凹槽采取两段圆弧结构，大圆弧加宽凹槽宽度，使小车在遥控行驶的过程中更易捕获小球，凹槽中的小圆弧用于在推动小球时限制小球的较大范围运动，使在推小球到指定区域外时，小车减速，小球依靠惯性运动进入区域时，对小球的运动角度把握的更精准。

3.2 麦克纳姆轮原理

3.2.1 物理原理

3.2.1.1两种轮

对于四轮小车来说，一套麦克纳姆轮至少应含有两种不同的轮子，民间叫法有很多，百度上将他们称为：“麦克纳姆轮左和麦克纳姆轮右”,下面简称左轮和右轮；

左轮：正转可以向左前方运动，反转向右后方的轮（注意是运动方向，与给地面摩擦力的方向相反）

右轮：正转向右前方运动，反转向左后方的轮

当主轮转动时会带动周边轮的转动，而周边轮与主轮的转动成一定角度，所以可以产生一个斜向的力。因此多个麦轮组合使用、分别控制就可以使小车在主轮方向不变的情况下实现全向移动了（如果一时没想清楚就请继续看下面对各个运动状态的分析）。

对于左右轮旋转会产生什么方向的力是关键，你可以尝试着进行受力分析，这里就没必要讲解了，只需要大脑里稍微想象应该一下就明白了（或者直接记上面的结论也是一样的）

核心就是利用安装的对称性抵消不需要的力，叠加目标速度方向的力。

3.2.1.2一种可行的安装方式

对于四轮小车来说；一般来说的安装方式是：

图为一辆麦轮小车的俯视图，其中左前方和右后方的轮为左轮，其余两个为右轮

3.2.2 控制原理

3.2.2.1 前进/后退

以上述方式安装的麦轮同时正转时，前部两个轮与后方两个轮的侧方的力都可以抵消，只剩下向前方的力。小车就可以向前运动

图为，向前时横向移动的力。

后退反转即可，分析同理。

3.2.2.2 左右平移

原理是将小车同一侧的两个麦轮以相反的方向旋转，这样沿前后方的力就会抵消，而横向的力有恰好是同一方向。

例如向左移动就所有右轮全反转，左轮全正转。

3.2.2.3 自旋

原理就是一侧的轮子向后，另一侧的轮子向前；这样对于同一侧的两个轮子来说，横向的力还是可以抵消

如左侧两个轮子正转，右侧两个轮子反转就可以使小车顺势针旋转，反之则逆时针。

以上这几种运动方式需要注意的是，四个轮子虽然转的方向不同，但是转速需要严格相同，不然运动就不再准确。

3.3 控制逻辑

通过一套完备的代码，保证小车运行的速度和灵活性，通过手柄按键，控制实现前后左右、原地掉头，45°斜向的移动。

图3.3.1 PS2手柄按键示意图

图3.3.2连接示意图

(a)初始化设置

部分行进函数

图3.3.3 部分代码展示

代码简介：对arduino于PS2手柄连接Pin口进行初始话设置；如用L298n，则对控制L298n的IO口进行设置，将前后左右、原地掉头，45°斜向的移动封装为函数，当接收到PS2手柄的通讯信息时，按照不同按键的信息进行调用，实现移动。

3.4 组装

根据建模结果，由钢制车架（亚克力板）、直流电机、小轮胎、电池盒、电池等搭建小车，连接arduino板与推动足球的3D打印支架

图3.3.4 目前完成部分图

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