制作一个小型三节履带底盘【内附资料下载链接】

1.运动功能说明

双节履带车可以通过两个驱动轮的差速运动来实现前进、后退、原地转向、大半径转向等基本行驶功能，并可通过舵机关节模块进行小臂的抬起和落下。通过底盘运动与小臂运行的结合，实现上台阶、通过坑洼地面等功能。

2. 结构说明

该样机由两组三节共源驱动履带模组，和2个舵机摆动关节构成，履带呈轴对称分布在车架上，舵机关节模块驱动小臂抬起。如下图所示，左下和右上的圆周舵机驱动履带，左上的舵机关节驱动上面的两个小臂，右下的舵机关节驱动下面的两个小臂。

3. 运动功能实现

3.1 电子硬件

本实验中采用如下硬件：
Basra主控板（基于Arduino开源方案设计的一款开发板）、Bigfish扩展板、7.4V锂电池

【Basra主控板的相关介绍可点击查看https://www.robotway.com/h-col-135.html；Bigfish扩展板的相关介绍可点击查看https://www.robotway.com/h-col-136.html】

将2个圆周舵机分别装在Bigfish扩展板的舵机引脚上，左侧圆周舵机接D4号引脚；右侧圆周舵机接D3号引脚；将车头关节模块的舵机接在D7号引脚；车尾关节模块的舵机接在D8号引脚。并将主控板和电池在车身固定好。

电机描述	扩展板接口
左履带模块电机	D4
右履带模块电机	D3
车头关节模块电机	D7
车尾关节模块电机	D8

3.2 编写程序

编程环境：Arduino 1.8.19

前摆臂运动的代码：（点击查看：ArmState.ino）

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Distributed under MIT license.See file LICENSE for detail or copy at

https://opensource.org/licenses/MIT

by 机器谱 2022-5-31 https://www.robotway.com/

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实验功能：

实现三节履带小车前摆臂下、上、水平动作。

三节履带车后摆臂下、上、水平动作

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实验接线：

.----------------------.

| |

-------------| |--------------

后摆臂舵机：D8 | | 前摆臂舵机：D7

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| |

*----------------------*

------------------------------------------------------------------------------------*/

#include <Servo.h> //调用舵机库

Servo ServoArmHead; //声明前摆臂舵机对象

Servo ServoArmTail; //声明后摆臂舵机对象

#define Servo_Head_Pin 7 //定义前摆臂舵机引脚号7

#define Servo_Tail_Pin 8 //定义后摆臂舵机引脚号8

#define Servo_Head_Up 130 //定义前摆臂向上时角度值

#define Servo_Head_Down 40 //定义前摆臂向下时角度值

#define Servo_Head_Level 90 //定义前摆臂保持水平时角度值

#define Servo_Tail_Up 130 //定义后摆臂向上时角度值

#define Servo_Tail_Down 40 //定义后摆臂向下时角度值

#define Servo_Tail_Level 90 //定义前摆臂保持水平时角度值

/*枚举类型.当第一个参数为1时，后面的每一个参数一次增1【如：Headdown=2,Taillevel=7】Headlevel(前摆臂水平)、

Headup(前摆臂向上)、Headdown(前摆臂向下)Taillevel(后摆臂水平)、Tailup(后摆臂向上)、Taildown(后摆臂向下)*/

enum{Headup=1,Headdown,Headlevel,Tailup,Taildown,Taillevel};

//程序初始化部分:使能舵机对象

void setup() {

ServoArmHead.attach(Servo_Head_Pin);

ServoArmTail.attach(Servo_Tail_Pin);

}

//主程序部分：前摆臂、后摆臂分别执行向上、水平、向下动作.

void loop() {

arm_state( Headup ); delay(1000); //前摆臂向上,程序等待1秒

arm_state( Headlevel); delay(1000); //前摆臂水平,程序等待1秒

arm_state( Headdown ); delay(1000); //前摆臂向下,程序等待1秒

arm_state( Tailup ); delay(1000); //后摆臂向上,程序等待1秒

arm_state( Taillevel); delay(1000); //后摆臂水平,程序等待1秒

arm_state( Taildown); delay(1000); //后摆臂向下,程序等待1秒

}

//前摆臂、后摆臂上、下、水平子函数

void arm_state(int arm_state){

switch( arm_state )

{

case Headup: ServoArmHead.write( Servo_Head_Up ); break;

case Headdown :ServoArmHead.write( Servo_Head_Down ); break;

case Headlevel:ServoArmHead.write( Servo_Head_Level); break;

case Tailup: ServoArmTail.write( Servo_Tail_Up ); break;

case Taildown :ServoArmTail.write( Servo_Tail_Down ); break;

case Taillevel:ServoArmTail.write( Servo_Tail_Level); break;

default: break;

}

前进功能的代码：（点击查看：Forward.ino）

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Distributed under MIT license.See file LICENSE for detail or copy at

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实验功能：

实现三节履带小车前进.

注意事项：圆周舵机90度表示停止.

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实验接线：

左轮圆周舵机：D4

| |

.----------------------.

| |

------------| |------------

| | 车头

------------| |------------

| |

*----------------------*

| |

右轮圆周舵机：D3

------------------------------------------------------------------------------------*/

#include <Servo.h> //调用舵机库函数

#define Servo_Num 2 //定义舵机数量2

#define Left_Servo_Forward 70 //定义前进时小车左轮速度

#define Right_Servo_Forward 110 //定义前进时小车右轮速度

Servo Car_Servo[Servo_Num]; //声明舵机对象,表示声明了2个舵机对象

void Forward(); //前进

const int servo_pin[Servo_Num] = { 4, 3 };//定义舵机引脚号.

const int angle_init[Servo_Num] = { 90, 90 };//定义舵机初始化角度

//程序初始化部分:分别使能舵机对象，并设置各个舵机初始角度

void setup() {

for( int i=0;i<Servo_Num;i++ ){

Car_Servo[i].attach( servo_pin[i] ); //使能舵机对象

Car_Servo[i].write( angle_init[i] ); //设置舵机初始角度

}//即设定履带小车初始为停止状态

}

//主程序部分：三节履带车前进

void loop() {

Forward();

}

//前进子程序

void Forward() {

Car_Servo[0].write( Left_Servo_Forward );

Car_Servo[1].write( Right_Servo_Forward );

}

后退功能的代码：（点击查看：Backward.ino）

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实验功能：

实现三节履带小车后退.

注意事项：圆周舵机90度表示停止.

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实验接线：

左轮圆周舵机：D4

| |

.----------------------.

| |

------------| |------------

| | 车头

------------| |------------

| |

*----------------------*

| |

右轮圆周舵机：D3

------------------------------------------------------------------------------------*/

#include <Servo.h> //调用舵机库函数

#define Servo_Num 2 //定义舵机数量2

#define Left_Servo_Backward 120 //定义后退时小车左轮速度

#define Right_Servo_Backward 60 //定义后退时小车右轮速度

Servo Car_Servo[Servo_Num]; //声明舵机对象,表示声明了2个舵机对象

void Backward(); //后退

const int servo_pin[Servo_Num] = { 4, 3 };//定义舵机引脚号.

const int angle_init[Servo_Num] = { 90, 90 };//定义舵机初始化角度

//程序初始化部分:分别使能舵机对象，并设置各个舵机初始角度

void setup() {

for( int i=0;i<Servo_Num;i++ ){

Car_Servo[i].attach( servo_pin[i] ); //使能舵机对象

Car_Servo[i].write( angle_init[i] ); //设置舵机初始角度

}//即设定履带小车初始为停止状态

}

//主程序部分：三节履带车后退

void loop() {

Backward();

}

//后退子程序

void Backward() {

Car_Servo[0].write( Left_Servo_Backward );

Car_Servo[1].write( Right_Servo_Backward );

}

原地转向功能的代码：（点击查看：TurnInPlace.ino）

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实验功能：

实现三节履带小车原地自转（本示例为原地右转）.

注意事项：圆周舵机90度表示停止.

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实验接线：

左轮圆周舵机：D3

| |

.----------------------.

| |

------------| |------------

| | 车头

------------| |------------

| |

*----------------------*

| |

右轮圆周舵机：D4

------------------------------------------------------------------------------------*/

#include <Servo.h> //调用舵机库函数

#define Servo_Num 2 //定义舵机数量2

#define Left_Servo_Turnright 60 //定义右转时小车左轮速度

#define Right_Servo_Turnright 60 //定义右转时小车右轮速度

Servo Car_Servo[Servo_Num]; //声明舵机对象,表示声明了2个舵机对象

void Turninplace(); //原地自转

const int servo_pin[Servo_Num] = { 4, 3 };//定义舵机引脚号.

const int angle_init[Servo_Num] = { 90, 90 };//定义舵机初始化角度

//程序初始化部分:分别使能舵机对象，并设置各个舵机初始角度

void setup() {

for( int i=0;i<Servo_Num;i++ ){

Car_Servo[i].attach( servo_pin[i] ); //使能舵机对象

Car_Servo[i].write( angle_init[i] ); //设置舵机初始角度

}//即设定履带小车初始为停止状态

}

//主程序部分：三节履带车原地自转

void loop() {

Turninplace();

}

//原地自转子程序

void Turninplace() {

Car_Servo[0].write( Left_Servo_Turnright );

Car_Servo[1].write( Right_Servo_Turnright );

}

大半径转向功能的代码：（点击查看：BigTurn.ino）

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实验功能：

实现三节履带小车大半径转向

注意事项：圆周舵机90度表示停止.

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实验接线：

左轮圆周舵机：D4

| |

.----------------------.

| |

------------| |------------

| | 车头

------------| |------------

| |

*----------------------*

| |

右轮圆周舵机：D3

------------------------------------------------------------------------------------*/

#include <Servo.h> //调用舵机库函数

#define Servo_Num 2 //定义舵机数量2

#define Left_Servo_Turnright 60 //定义大半径转向时小车左轮速度

#define Right_Servo_Turnright 104 //定义大半径转向时小车右轮速度

Servo Car_Servo[Servo_Num]; //声明舵机对象,表示声明了2个舵机对象

void Big_Turn(); //大半径转向

const int servo_pin[Servo_Num] = { 4, 3 };//定义舵机引脚号.

const int angle_init[Servo_Num] = { 90, 90 };//定义舵机初始化角度

//程序初始化部分:分别使能舵机对象，并设置各个舵机初始角度

void setup() {

for( int i=0;i<Servo_Num;i++ ){

Car_Servo[i].attach( servo_pin[i] ); //使能舵机对象

Car_Servo[i].write( angle_init[i] ); //设置舵机初始角度

}//即设定履带小车初始为停止状态

}

//主程序部分：三履带车大半径转向（类似于走弧线效果）

void loop() {

Big_Turn();

}

//大半径转向子程序

void Big_Turn() {

Car_Servo[0].write( Left_Servo_Turnright );

Car_Servo[1].write( Right_Servo_Turnright );

}

履带底盘结合摆臂运行的代码：（点击查看：OverallTest.ino）

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实验功能：

实现三节履带小车前进、后退、停止、自转、大半径转向、前摆臂向上

抬起、前摆臂水平、前摆臂向下、后摆臂向上、后摆臂水平、后摆臂向下.

【注意】：当我们给定圆周舵机一个速度时，例如50，如果我们

不给该圆周舵机停止（即90），那么该舵机会以50的速度一直转动.

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实验接线：

左轮圆周舵机：D4

| |

.----------------------.

| |

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后摆臂舵机：D8 | | 前摆臂舵机：D7

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| |

*----------------------*

| |

右轮圆周舵机：D3

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#include <Servo.h> //调用舵机库函数

#define Servo_Num 4 //定义舵机数量

Servo Car_Servo[Servo_Num]; //声明舵机对象,表示声明了3个舵机对象

const int servo_pin[Servo_Num] = { 4, 3, 7 ,8 };//定义舵机引脚号.

const int angle_init[Servo_Num] = { 90, 90, 90, 90 };//定义舵机初始化角度

/*枚举类型.当第一个参数为1时，后面的每一个参数一次增1【如：Backward=2,Taillevel=11】Forward(前进)、Backward(后退）、

TurnInPlace(原地旋转)、BigTurn(大转向)、Stop(小车停止)、Headlevel(前摆臂水平)、Headup(前摆臂向上)、

Headdown(前摆臂向下)、Taillevel(后摆臂水平)、Tailup(后摆臂向上)、Taildown(后摆臂向下)*/

enum{Forward=1,Backward,TurnInPlace,BigTurn,Stop,Headup,Headdown,Headlevel,Tailup,Taildown,Taillevel};

//程序初始化部分:分别使能舵机对象，并设置各个舵机初始角度

void setup() {

for( int i=0;i<Servo_Num;i++ ){

Car_Servo[i].attach( servo_pin[i] ); //使能舵机对象

Car_Servo[i].write( angle_init[i] ); //设置舵机初始角度

}//即设定履带小车初始为停止状态

}

//主程序部分：执行小车各个状态

void loop()

{

Car_State( Headup, 1000 ); //小车前摆臂向上抬起,等待1秒

Car_State( Forward, 2000 ); //小车前进,等待2秒

Car_State( Stop, 2000 ); //小车停止,并等待2秒

Car_State( Headlevel, 1000 ); //小车前摆臂水平

Car_State( Headdown, 1000 ); //小车前摆臂向下

Car_State( Backward, 2000 ); //小车后退,等待2秒

Car_State( Tailup, 1000 ); //后摆臂向上【注意这里没写Stop,故此时的小车会一直以程序前一行的后退状态继续后退】

Car_State( Taillevel, 1000 ); //后摆臂水平

Car_State( Taildown, 1000 ); //后摆臂向下

//........后续可自行添加自己需要的小车状态........

}

/*--------------------------------------------------------------

该函数封装了小车各个状态.

参数car_state表示小车执行状态. 参数time_delay表示程序等待时间

程序使用示例：

Car_State( Forward, 1000 );表示小车执行前进动作，等待1000毫秒

Car_State( ArmUp, 1500 );表示小车执行前摆臂向上动作，等待1500毫秒

void Car_State( int car_state, unsigned long time_delay ) {

switch( car_state ) {

case Headlevel: Car_Servo[2].write( 90 ); delay( time_delay); break;

case Headup: Car_Servo[2].write( 130 ); delay( time_delay); break;

case Headdown: Car_Servo[2].write( 40 ); delay( time_delay); break;

case Taillevel: Car_Servo[3].write( 90 ); delay( time_delay); break;

case Tailup: Car_Servo[3].write( 130 ); delay( time_delay); break;

case Taildown: Car_Servo[3].write( 40 ); delay( time_delay); break;

case BigTurn: Car_Servo[0].write( 60 ); Car_Servo[1].write( 104 ); delay( time_delay); break;

case Backward: Car_Servo[0].write( 120 ); Car_Servo[1].write( 60 ); delay( time_delay); break;

case Stop: Car_Servo[0].write( 90 ); Car_Servo[1].write( 90 ); delay( time_delay); break;

case Forward: Car_Servo[0].write( 70 ); Car_Servo[1].write( 110 ); delay( time_delay); break;

case TurnInPlace: Car_Servo[0].write( 60 ); Car_Servo[1].write( 60 ); delay( time_delay); break;

default: break; //否则, 程序跳出该循环.

}

4.扩展样机

本样机可以根据实际需要改变共源履带的长度、轮径等，也可以用其他传动方式（如齿轮组等）构造共源驱动，如下图所示：

5.资料下载

资料内容	样机3D文件、例程源代码
下载途径	https://www.robotway.com/h-col-133.html