吃完快餐粥，除了粥的味道不錯(cuò)之外，我對(duì)個(gè)快餐盒的圓蓋子產(chǎn)生了興趣，能否做個(gè)極低成本的簡(jiǎn)易機(jī)器人呢？也許只需要二十元左右

知識(shí)點(diǎn)：輪子（wheel）

中國(guó)詞語(yǔ)。是用不同材料制成的圓形滾動(dòng)物體。簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)，它包括輪子的外圈、與外圈相連接的輻條和中心軸。透過(guò)滾動(dòng)，輪子可以大大的減少與接觸面的磨擦系數(shù)。如果配上軸，即成為車的最主要構(gòu)成部份。輪子在交通運(yùn)輸中非常有用，是人類的重要發(fā)明之一。除了車輪以外，其他圓形的輪還有船輪、飛輪等等。

任何簡(jiǎn)單而意義深遠(yuǎn)的發(fā)明都不是憑空出現(xiàn)在人們的腦海中的，必然有什么現(xiàn)象觸發(fā)了靈感。正如古人見到水里漂著的木頭而想到獨(dú)木舟一樣，車輪的發(fā)明也可能是受到了一些自然物的啟發(fā)?！痘茨献印分姓f(shuō)我們的祖先“見飛蓬轉(zhuǎn)而知為車”?！帮w蓬”是一種草，其莖高尺許，葉片大，根系入土淺。一有大風(fēng)，很容易被連根拔起，隨風(fēng)旋轉(zhuǎn)。古人可能就是受到這個(gè)現(xiàn)象的啟發(fā)，發(fā)明了車輪和車軸。與魯班受鋸齒草的啟發(fā)而發(fā)明鋸子的傳說(shuō)一樣，這種說(shuō)法很可能也是一個(gè)傳說(shuō)而已。因?yàn)檩喿釉谧匀唤缡怯性偷?。原始民族曾?jīng)普遍地崇拜過(guò)天空中的日月。古人一定認(rèn)為它們擁有最完美的外形——直到古希臘時(shí)代，哲學(xué)家柏拉圖也還認(rèn)為球體是最完美的形式。也許新石器時(shí)代的先民在制作器具時(shí)很自然地會(huì)模仿太陽(yáng)和月亮的形狀。當(dāng)他們偶然發(fā)現(xiàn)制成的圓盤狀物體可以在轉(zhuǎn)動(dòng)中保持形狀不變時(shí)，他們就有興趣進(jìn)一步發(fā)掘它的用途。

在掌握鋒利而堅(jiān)固的工具以前，人類是不可能擁有輪式車輛的。用石器工具難以將木頭加工成合適的圓柱形，更不必說(shuō)復(fù)雜到帶輻條的輪子了。所以，車輪的出現(xiàn)只能是青銅時(shí)代以后的事情。

據(jù)英國(guó)科學(xué)史家李約瑟考證的結(jié)論，約在四千五百年到三千五百年前，中國(guó)出現(xiàn)了第一輛車子。而《左傳》中提到，車是夏代初年的奚仲發(fā)明的，如果記載屬實(shí)，那是四千年前的事情。在殷代（距今三千多年前）文物中，考古學(xué)家也發(fā)現(xiàn)了殉葬用的車，當(dāng)時(shí)的車子由車廂、車轅和兩個(gè)輪子構(gòu)成，已經(jīng)是比較成熟的交通工具了。中國(guó)古代有傳說(shuō)是軒轅黃帝把木頭插在圓輪子中央，使它運(yùn)轉(zhuǎn)，因而造成車輛。但鑒于歸功于黃帝的發(fā)明實(shí)在太多，我們也不能輕易把這個(gè)說(shuō)法當(dāng)真。

以埃及的戰(zhàn)車為例。這些戰(zhàn)車具有帶輻條的車輪，輪上裝有堅(jiān)固的箍，并且車輪用鍥子緊緊釘在軸上。車廂、車轅和兩副挽具證明了同樣的技術(shù)。如果我們想從在埃及戰(zhàn)車或羅馬戰(zhàn)車的創(chuàng)造者那里所看到的那種精細(xì)活計(jì)探求人類發(fā)明帶輪車的過(guò)程，那是沒有什么益處的。但是，常常有這種情況：能夠找到一些制作粗糙的物品，而這些物品就好像是技術(shù)之早期階段的再現(xiàn)。古代最簡(jiǎn)陋的鄉(xiāng)村大車，用兩個(gè)幾乎一英尺厚的圓形木作車輪，是用橫斷的樹干做成的，同時(shí)，這些圓形物，或者叫車輪，不是在軸上旋轉(zhuǎn)，而是固定在軸上。車軸安放在特制的木框內(nèi)，或者是在兩塊窄木板內(nèi)，或者是穿在車底上的環(huán)孔里，同它的一對(duì)輪子一起轉(zhuǎn)動(dòng)，就像小孩兒的玩具車那樣。有趣的是，在條件已經(jīng)改變的情況下，鐵路車輛的制造者們又恢復(fù)了這種構(gòu)造。

在像葡萄牙這樣一些國(guó)家里，現(xiàn)今還可以看到軸和車輪一起轉(zhuǎn)動(dòng)的古典車子。于是可以設(shè)想：類似的大車說(shuō)明，帶輪的車是怎樣發(fā)明的。最初用的是軸，或滾子，是用它們來(lái)滾動(dòng)大石頭或其他巨大的重物。我們可以想象，用光滑的樹干或圓木做的這類滾子，起初是這樣完成的：把它的中間部分削細(xì)一些。于是，它就變成了一個(gè)兩端帶著寬圓滾的軸。我們猜想，軸是處在某一種最簡(jiǎn)陋的梁木架下，并在架下轉(zhuǎn)動(dòng)的。于是我們就有了一輛最簡(jiǎn)單的想象中的帶輪車。完全可能，類似關(guān)于車的第一個(gè)概念出現(xiàn)之后，輪就開始單獨(dú)制造，并把它固定在一個(gè)活動(dòng)的軸上，裝上了輪箍。后來(lái)，有了輕便的車輪和光滑的輪座，于是車輪就在不動(dòng)的軸上轉(zhuǎn)動(dòng)了。當(dāng)然，所有這些，無(wú)非是一種想象，但是，無(wú)論如何，它使我們的頭腦完全清楚了車的本質(zhì)。

安裝好四個(gè)N20小電機(jī)，希望以此作為一個(gè)簡(jiǎn)單的實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，試試各種不同的運(yùn)動(dòng)方式

二套電源系統(tǒng)（3.7V升壓為5V），二個(gè)電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊MX1508，Arduino nano

快餐盒蓋的空間有點(diǎn)小

Arduino nano和電機(jī)驅(qū)動(dòng)分別使用獨(dú)立的電源系統(tǒng)，單片機(jī)5V，N20電機(jī)3.7V，二片MX1508模塊，分別驅(qū)動(dòng)四個(gè)小電機(jī)運(yùn)行。快餐盒蓋簡(jiǎn)易底盤系統(tǒng)終于完成，薄薄紙盒的底盤，強(qiáng)度和剛度都不夠，只能勉強(qiáng)做做小實(shí)驗(yàn)而已。

這個(gè)實(shí)驗(yàn)平臺(tái)的最終成本還不到20元（四只N20是咸魚二手淘來(lái)的），無(wú)論成功或失敗都沒有神馬壓力。

初步的想法，是通過(guò)這個(gè)非常簡(jiǎn)單的底盤，學(xué)習(xí)機(jī)器人的行走機(jī)構(gòu)，動(dòng)手嘗試不同的運(yùn)動(dòng)方式，實(shí)際測(cè)試各種形態(tài)的輪子系統(tǒng)。目前考慮列入系列實(shí)驗(yàn)范圍的有圓輪、平輪、棒輪（撥輪）、環(huán)輪（空心輪）和麥克納姆輪等。

四只電機(jī)效率最高的是同向轉(zhuǎn)動(dòng)，輸出的運(yùn)動(dòng)形式為原地轉(zhuǎn)圈。圓形的底盤，無(wú)法像普通小車那樣采用平行車軸（電機(jī)軸也短），比較適合的是十字軸動(dòng)力結(jié)構(gòu)，百度查了下，這種結(jié)構(gòu)很少見，不實(shí)用的結(jié)構(gòu)，做做實(shí)驗(yàn)還行。本例實(shí)驗(yàn)平臺(tái)的十字軸動(dòng)力電機(jī)位置見示意圖紅點(diǎn)。

第一種，圓輪
就是普通輪子，這里使用一些簡(jiǎn)易材料來(lái)做實(shí)驗(yàn)，比如飲料瓶蓋等。

安裝好四只輪子的

【花雕動(dòng)手做】快餐盒蓋，極低成本搭建機(jī)器人實(shí)驗(yàn)平臺(tái)（圓輪的視頻）

https://v.youku.com/v_show/id_XNTA2NTU0ODA4MA==.html?spm=a2hzp.8244740.0.0

第二種，平輪
探索機(jī)器人行走機(jī)構(gòu)的各種行走方式，需要腦洞大開，并且敢于去嘗試。平輪也可稱作平面輪，是我的一種叫法，確實(shí)不多見。依舊使用飲料瓶蓋（側(cè)面），安裝好的見下圖。

花雕動(dòng)手做】快餐盒蓋，極低成本搭建機(jī)器人實(shí)驗(yàn)平臺(tái)（平輪的視頻）

https://v.youku.com/v_show/id_XNTA3NzU0MTQ4OA==.html?spm=a2hzp.8244740.0.0

補(bǔ)充：平輪的動(dòng)態(tài)圖

第三種，大輪
使用同樣大小的快餐盒蓋來(lái)當(dāng)輪子，相當(dāng)于車輪和車身一般大。

大圓輪安裝好，是這樣

【花雕動(dòng)手做】快餐盒蓋，極低成本搭建機(jī)器人實(shí)驗(yàn)平臺(tái)（雙只大圓輪的視頻）

https://v.youku.com/v_show/id_XNTA3OTg5OTYwOA==.html?spm=a2hzp.8244740.0.0

雙只大圓輪的動(dòng)態(tài)圖

四只大圓輪

【花雕動(dòng)手做】快餐盒蓋，極低成本搭建機(jī)器人實(shí)驗(yàn)平臺(tái)（四只大圓輪的視頻）

https://v.youku.com/v_show/id_XNTA4MDA0MTgwMA==.html?spm=a2hzp.8244740.0.0

四只大圓輪的動(dòng)態(tài)圖

第四種，棒輪

收集的不同規(guī)格的雪糕棒

安裝好四根小規(guī)格的雪糕棒

【花雕動(dòng)手做】快餐盒蓋，極低成本搭建機(jī)器人實(shí)驗(yàn)平臺(tái)（棒輪的視頻）
第四種，棒輪（也叫撥輪）

https://v.youku.com/v_show/id_XNTA4MzgxMjM2MA==.html?spm=a2hzp.8244740.0.0

四只棒輪的動(dòng)態(tài)圖

使用四只棒輪的簡(jiǎn)易機(jī)器人實(shí)驗(yàn)平臺(tái)

第五種，大平輪

使用二只快餐盒蓋，從側(cè)面安裝

【花雕動(dòng)手做】快餐盒蓋，極低成本搭建機(jī)器人實(shí)驗(yàn)平臺(tái)（大平輪的視頻）

https://v.youku.com/v_show/id_XNTA4NzM5ODg4NA==.html?spm=a2hzp.8244740.0.0

大平輪的動(dòng)態(tài)圖

四個(gè)盒蓋做的大平輪子

【花雕動(dòng)手做】快餐盒蓋，極低成本搭建機(jī)器人實(shí)驗(yàn)平臺(tái)（四個(gè)大平輪的視頻）

https://v.youku.com/v_show/id_XNTA5NzM0MjA0OA==.html?spm=a2hzp.8244740.0.0

四個(gè)大平輪的動(dòng)態(tài)圖

三個(gè)盒蓋做的大平輪子

【花雕動(dòng)手做】快餐盒蓋，極低成本搭建機(jī)器人實(shí)驗(yàn)平臺(tái)（三個(gè)大平輪的視頻）

https://v.youku.com/v_show/id_XNTA5OTkyNDY2MA==.html?spm=a2hzp.8244740.0.0

三個(gè)大平輪的動(dòng)態(tài)圖

第五種，環(huán)輪（空心輪子）

家里裝修，找到四個(gè)用完的雙面膠的紙軸

第一次四個(gè)環(huán)輪都裝上了

后來(lái)一想可能不對(duì)，輪子太大會(huì)打架（尺子一量確會(huì)卡?。谑侵缓糜植鹆硕€(gè)，變成這樣

【花雕動(dòng)手做】快餐盒蓋，極低成本搭建機(jī)器人實(shí)驗(yàn)平臺(tái)
第五種，雙環(huán)輪（空心輪子）的行走方式

https://v.youku.com/v_show/id_XNTEwMDQ1NjA0NA==.html?spm=a2hzp.8244740.0.0

雙環(huán)輪（空心輪子）的行走方式的動(dòng)態(tài)圖

第六種 筒輪

找到四個(gè)卷紙的中心軸，紙筒

安裝好四個(gè)筒輪

【花雕動(dòng)手做】快餐盒蓋，極低成本搭建機(jī)器人實(shí)驗(yàn)平臺(tái)
第六種 筒輪
找到四個(gè)卷紙的中心軸，紙筒

https://v.youku.com/v_show/id_XNTEwMDU4NjU5Mg==.html?spm=a2hzp.8244740.0.0

第七種 雙柄棒輪

使用了四根大號(hào)的雪糕棒，軸孔放在當(dāng)中

四根棒輪立起來(lái)了

【花雕動(dòng)手做】快餐盒蓋，極低成本搭建機(jī)器人實(shí)驗(yàn)平臺(tái)
第七種 雙柄棒輪
使用了四根大號(hào)的雪糕棒，軸孔放在當(dāng)中（測(cè)試視頻）

https://v.youku.com/v_show/id_XNTEwMDYyMTY0NA==.html?spm=a2hzp.8244740.0.0

【花雕動(dòng)手做】快餐盒蓋，極低成本搭建機(jī)器人實(shí)驗(yàn)平臺(tái)
第八種 麥克納姆輪

找了四個(gè)麥輪，也不知這種十字軸動(dòng)力系統(tǒng)是否可行，試試看吧

在網(wǎng)絡(luò)上搜索了一下，找到二張麥輪方向安裝圖

好像都是平行軸的麥輪運(yùn)行結(jié)構(gòu)，而我這個(gè)機(jī)器人測(cè)試平臺(tái)是十字軸結(jié)構(gòu)，估計(jì)有問(wèn)題

我的是十字軸結(jié)構(gòu)

找到一張介紹輪子受力的圖

安裝了四只60毫米的麥克納姆輪

【花雕動(dòng)手做】快餐盒蓋，極低成本搭建機(jī)器人實(shí)驗(yàn)平臺(tái)
第八種 測(cè)試麥克納姆輪
實(shí)驗(yàn)之一，效率最高的是自轉(zhuǎn)（視頻）

https://v.youku.com/v_show/id_XNTEyMTQzMzQ0NA==.html

測(cè)試麥克納姆輪的動(dòng)態(tài)圖

實(shí)驗(yàn)之二，也能行走的十字軸麥克納姆輪小車（視頻）

https://v.youku.com/v_show/id_XNTEyMTQzMzk5Ng==.html

測(cè)試麥克納姆輪行走的動(dòng)態(tài)圖

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【雕爺學(xué)編程】Arduino動(dòng)手做（184）—快餐盒蓋，極低成本搭建機(jī)器人實(shí)驗(yàn)平臺(tái)
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