一种基于microbit的麦克纳姆轮小车
技术领域
1.本技术涉及microbit技术领域，特别是涉及一种基于microbit的麦克纳姆轮小车。
背景技术：2.microbit是可编程微型电脑，主要用于青少年编程教育。目前，基于microbit出现了各式各样的拓展板，但普遍接口单一，可拓展的内容比较少，不能满足当前使用要求，目前市场上用于教育的编程机器人，大多需要自己组装，电机、车轮、传感器等接口与小车底盘兼容性较差，对低年龄段的同学来说不够友好，并且，多数开源硬件模块之间采用杜邦线连接，连接时容易出错或者接口松动，对初学者不太方便，接口单一，可扩展的内容较少。
技术实现要素：3.本技术的目的在于克服上述问题或者至少部分地解决或缓减解决上述问题。
4.根据本技术的一个方面，提供了一种基于microbit的麦克纳姆轮小车，包括底盘，所述底盘的顶部通过螺栓固定连接有直流电机，所述直流电机通过其一侧的输出端固定连接有麦克纳姆轮，所述底盘的顶部中央位置处通过螺栓固定连接有锂电池电源，所述底盘的顶部靠近锂电池电源的一侧位置处设置有超声波传感器、红外巡线传感器、电机接口、全彩rgb灯和开发板插槽，所述红外巡线传感器、电机接口和全彩rgb灯位于超声波传感器和开发板插槽之间，且红外巡线传感器位于电机接口和全彩rgb灯的一侧，所述电机接口位于全彩rgb灯的一侧，所述底盘的顶部靠近电池电源的另一侧位置处设置有舵机接口、遥控器接收器和电源开关按键，所述舵机接口位于遥控器接收器和电源开关按键之间，所述底盘的顶部设置有蜂鸣器和type-c充电接口，所述锂电池电源位于蜂鸣器和type-c充电接口之间，所述底盘的顶部靠近超声波传感器的一侧位置处固定连接有照明灯，所述底盘的顶部靠近红外巡线传感器的一侧位置处设置有i2c接口。
5.可选地，所述底盘为电路扩展板，且电路扩展板上印刷有电路。
6.可选地，所述电机接口共设置有四个，且四个电机接口对称设置在底盘的顶部，所述电机接口和直流电机相连接。
7.可选地，所述麦克纳姆轮的外圈直径为60mm，分左旋轮和右旋轮。
8.可选地，所述红外巡线传感器共设置有两个，且两个红外巡线传感器对称设置在底盘的顶部。
9.可选地，所述舵机接口为8路舵机接口。
10.可选地，所述底盘的一侧外壁上靠近麦克纳姆轮的一侧位置处开设有凹槽。
11.可选地，所述锂电池电源、超声波传感器、红外巡线传感器、蜂鸣器、电机接口、舵机接口、遥控器接收器、microbit开发板插槽、type-c充电接口、全彩rgb灯、电源开关按键、照明灯和i2c接口之间均采用电连接。
12.本技术的基于microbit的麦克纳姆轮小车，通过将扩展板作为小车底盘，底盘上
的开源硬件模块之间采用印刷电路上的线路进行连接，使用麦克纳姆轮可以实现小车的全向移动，更容易完成巡线、避障及其他任务，并将多种开源硬件模块集成到电路板上，避免使用杜邦线连接所带来的接触不良或松动，功能丰富且高效，使初学者开发时更容易上手，并且可以在底盘上安装积木底板，扩展积木的功能。
13.根据下文结合附图对本技术的具体实施例的详细描述，本领域技术人员将会更加明了本技术的上述以及其他目的、优点和特征。
附图说明
14.后文将参照附图以示例性而非限制性的方式详细描述本技术的一些具体实施例。附图中相同的附图标记标示了相同或类似的部件或部分。本领域技术人员应该理解，这些附图未必是按比例绘制的。附图中：
15.图1为本实用新型一个实施例的基于microbit的麦克纳姆轮小车的底盘的电路接口示意图；
16.图2为图1所示麦克纳姆轮小车的俯视图；
17.图3为图1所示麦克纳姆轮小车的侧视图；
18.图4为图1所示麦克纳姆轮小车的锂电池电源的结构示意图；
19.图5为图1所示麦克纳姆轮小车的18650可充电电池的电路图；
20.图6为图1所示麦克纳姆轮小车的电源开关的电路图；
21.图7为图1所示麦克纳姆轮小车的升压电路图；
22.图8a为图1所示麦克纳姆轮小车的红外巡线感应电路led14电路图；
23.图8b为图1所示麦克纳姆轮小车的红外巡线感应电路led15电路图；
24.图8c为图1所示麦克纳姆轮小车的红外巡线感应距离调节电路图；
25.图9为图1所示麦克纳姆轮小车的microbit开发板插槽示意图；
26.图10为图1所示麦克纳姆轮小车的蜂鸣器电路图；
27.图11为图1所示麦克纳姆轮小车的i2c总线接口示意图；
28.图12为图1所示麦克纳姆轮小车的直流电机驱动电路图；
29.图13为图1所示麦克纳姆轮小车的全彩rgb灯电路图；
30.图14为图1所示麦克纳姆轮小车的照明灯电路图；
31.图15为图1所示麦克纳姆轮小车的超声波传感器电路图。
32.附图标记：
33.1-底盘；2-直流电机；3-麦克纳姆轮；4-锂电池电源；5-超声波传感器；
34.6-红外巡线传感器；7-蜂鸣器；8-电机接口；9-舵机接口；10-遥控器接收器；11-microbit开发板插槽；12-type-c充电接口；13-全彩rgb灯；14-电源开关按键；15-照明灯；16-i2c接口。
具体实施方式
35.图1为本实用新型一个实施例的基于microbit的麦克纳姆轮小车的底盘的电路接口示意图。参见图1，本技术一个实施例提供了一种基于microbit的麦克纳姆轮小车，包括底盘1，底盘1为电路扩展板，电路扩展板上印刷有电路。
36.图2为图1所示麦克纳姆轮小车的俯视图。参见图2，底盘1的顶部通过螺栓固定连接有直流电机2，直流电机2通过其一侧的输出端固定连接有麦克纳姆轮3，麦克纳姆轮3的外圈直径为60mm，分左旋轮和右旋轮，底盘1的一侧外壁上靠近麦克纳姆轮3的一侧位置处开设有凹槽，底盘1的顶部中央位置处通过螺栓固定连接有锂电池电源4，锂电池电源4对小车扩展板和开发板进行稳定供电。
37.参见图1，底盘1的顶部靠近锂电池电源4的一侧位置处设置有超声波传感器5、红外巡线传感器6、电机接口8、全彩rgb灯13和开发板插槽11，超声波传感器5采用的型号为hc-rs04，具体电路如图15所示。工作电压： 3.3v
‑‑
5v，工作频率：40hz，利用超声波频率高、波长短、方向性好的特点，实现测距与避障，红外巡线传感器6采用的型号为tcrt5000，具体如图8a、 8b、8c所示，红外巡线传感器6通过microbit开发板插槽11与microbit上的接口直接相连，检测距离：1mm-25mm，工作电压：3.3v-5v，利用电脉冲进行数据采样，可实现避障和巡线功能，红外巡线传感器6共设置有两个，且两个红外巡线传感器6对称设置在底盘1的顶部，红外巡线传感器6的型号为 tcrt5000，检测距离：1mm-25mm，工作电压：3.3v-5v，电机接口8共设置有四个，且四个电机接口8对称设置在底盘1的顶部，电机接口8和直流电机 2相连接，图12的直流电机驱动电路图可通过扩展板插槽与microbit上的接口直接相连，产生pwm信号，对扩展板上的直流电机2进行驱动和控制，microbit 开发板插槽11中扩展板的microbit插口可与microbit开发板的金手指连接，插拔简单方便；microbit开发板插槽11的示意图具体如图9所示。
38.红外巡线传感器6、电机接口8和全彩rgb灯13位于超声波传感器5和开发板插槽11之间，红外巡线传感器6位于电机接口8和全彩rgb灯13的一侧，电机接口8位于全彩rgb灯13的一侧，全彩rgb灯13可对led灯进行编程，具体的电路如图13所示，采用ws2812b芯片，刷新频率30帧/秒，可实现呼吸灯或流水灯的效果，底盘1的顶部靠近电池电源4的另一侧位置处设置有舵机接口9、遥控器接收器10和电源开关按键14，舵机接口9为8路舵机接口，舵机接口9位于遥控器接收器10和电源开关按键14之间，舵机接口 9采用pca9685pw芯片，可以连接舵机。
39.图3为图1所示麦克纳姆轮小车的侧视图。参见图1和图3，底盘1的顶部设置有蜂鸣器7和type-c充电接口12，type-c充电接口12可以对锂电池进行充电，额定电流1a，工作温度-30度～+80度，蜂鸣器7的声音频率可控，具体如图10所示，采用s8550三极管驱动，工作电压3.3v-5v，可通过gpio 口进行控制，发出一些鸣叫的声音，锂电池电源4位于蜂鸣器7和type-c充电接口12之间。
40.参见图2，底盘1的顶部靠近超声波传感器5的一侧位置处固定连接有照明灯15，照明灯15可实现led照明功能，电路图如图14所示。如图1，锂电池电源4、超声波传感器5、红外巡线传感器6、蜂鸣器7、电机接口8、舵机接口9、遥控器接收器10、microbit开发板插槽11、type-c充电接口12、全彩rgb灯13、电源开关按键14、照明灯15和i2c接口16之间均采用印刷电路上的线路进行连接，底盘1的顶部靠近红外巡线传感器6的一侧位置处设置有i2c接口16，可使i2c总线接口和uart串行接口与microbit开发板的p19、 p20接口相连，电源开关按键14可控制整个扩展板是否接通电源，其中，电源开关的电路图如图6所示，i2c总线接口的示意图如图11所示。
41.其中：锂电池电源的结构示意图具体如图5所示，采用复位保险丝对电流进行限制
和保护，锂电池电源灯电路包括芯片dw01和芯片8205，18650可充电电池的正极连接电阻r5一端，电阻r5另一端连接芯片dw01的5端口和电容c2一端，18650可充电电池的负极端连接电容c2的另一端、芯片8205的1 端口和芯片dw01的6端口；芯片dw01的1端口连接芯片8205的6端口，芯片dw01的2端口连接电阻r4的一端，电阻r4的另一端接地，芯片dw01 的3端口连接芯片8205的4端口，芯片8205的3端口接地，2端口与其5端口连接，图7的升压电路可以将18650可充电电池的接口处3.7v的输出电压升至5v，其中，18650可充电电池的电路具体如图4所示。
42.本技术的麦克纳姆轮小车在使用时，根据开源硬件模块的种类和数量在底盘1上印刷相匹配契合的电路，将锂电池电源4、超声波传感器5、红外巡线传感器6、蜂鸣器7、电机接口8、舵机接口9、遥控器接收器10、microbit开发板插槽11、type-c充电接口12、全彩rgb灯13、电源开关按键14和照明灯 15设置在底盘1上，底盘1成为电路扩展板，将直流电机2与电机接口8连接，直流电机2通电工作时通过其一侧的输出端带动麦克纳姆轮3，通过麦克纳姆轮3与地面的接触实现小车的移动，超声波传感器5和红外巡线传感器6相互配合实现小车的巡线和避障。
43.本技术的基于microbit的麦克纳姆轮小车，通过将扩展板作为小车底盘1，底盘1上的开源硬件模块之间采用印刷电路上的线路进行连接，使用麦克纳姆轮3可以实现小车的全向移动，更容易完成巡线、避障及其他任务，并将多种开源硬件模块集成到电路板上，避免使用杜邦线连接所带来的接触不良或松动，功能丰富且高效，使初学者开发时更容易上手，并且可以在底盘1上安装积木底板，扩展积木的功能。
44.需要注意的是，除非另有说明，本技术使用的技术术语或者科学术语应当为本技术所属领域技术人员所理解的通常意义。
45.在本技术的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本技术和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本技术的限制。
46.此外，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。在本技术的描述中，“多个”的含义是两个以上，除非另有明确具体的限定。
47.在本技术中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本技术中的具体含义。
48.在本技术中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
49.以上所述，仅为本技术较佳的具体实施方式，但本技术的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本技术揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本技术的保护范围之内。因此，本技术的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。
技术特征：1.一种基于microbit的麦克纳姆轮小车，其特征在于，包括：底盘，所述底盘的顶部通过螺栓固定连接有直流电机，所述直流电机通过其一侧的输出端固定连接有麦克纳姆轮，所述底盘的顶部中央位置处通过螺栓固定连接有锂电池电源，所述底盘的顶部靠近锂电池电源的一侧位置处设置有超声波传感器、红外巡线传感器、电机接口、全彩rgb灯和开发板插槽，所述红外巡线传感器、电机接口和全彩rgb灯位于超声波传感器和开发板插槽之间，且红外巡线传感器位于电机接口和全彩rgb灯的一侧，所述电机接口位于全彩rgb灯的一侧；所述底盘的顶部靠近电池电源的另一侧位置处设置有舵机接口、遥控器接收器和电源开关按键，所述舵机接口位于遥控器接收器和电源开关按键之间，所述底盘的顶部设置有蜂鸣器和type-c充电接口，所述锂电池电源位于蜂鸣器和type-c充电接口之间，所述底盘的顶部靠近超声波传感器的一侧位置处固定连接有照明灯，所述底盘的顶部靠近红外巡线传感器的一侧位置处设置有i2c接口。2.根据权利要求1所述的基于microbit的麦克纳姆轮小车，其特征在于，所述底盘为电路扩展板，且电路扩展板上印刷有电路。3.根据权利要求1所述的基于microbit的麦克纳姆轮小车，其特征在于，所述电机接口共设置有四个，且四个电机接口对称设置在底盘的顶部，所述电机接口和直流电机相连接。4.根据权利要求1所述的基于microbit的麦克纳姆轮小车，其特征在于，所述麦克纳姆轮的外圈直径为60mm。5.根据权利要求1所述的基于microbit的麦克纳姆轮小车，其特征在于，所述红外巡线传感器共设置有两个，且两个红外巡线传感器对称设置在底盘的顶部。6.根据权利要求1所述的基于microbit的麦克纳姆轮小车，其特征在于，所述舵机接口为8路舵机接口。7.根据权利要求1所述的基于microbit的麦克纳姆轮小车，其特征在于，所述底盘的一侧外壁上靠近麦克纳姆轮的一侧位置处开设有凹槽。8.根据权利要求1-7中任一项所述的基于microbit的麦克纳姆轮小车，其特征在于，所述锂电池电源、超声波传感器、红外巡线传感器、蜂鸣器、电机接口、舵机接口、遥控器接收器、microbit开发板插槽、type-c充电接口、全彩rgb灯、电源开关按键、照明灯和i2c接口之间均采用电连接。
技术总结本申请公开了一种基于Microbit的麦克纳姆轮小车，包括底盘，所述底盘的顶部通过螺栓固定连接有直流电机，所述直流电机通过其一侧的输出端固定连接有麦克纳姆轮，所述底盘的顶部中央位置处通过螺栓固定连接有锂电池电源，所述底盘的顶部靠近锂电池电源的一侧位置处设置有超声波传感器、红外巡线传感器、电机接口、全彩RGB灯和开发板插槽。该基于Microbit的麦克纳姆轮小车，通过将扩展板作为小车底盘，底盘上的开源硬件模块之间采用印刷电路上的线路进行连接，使用麦克纳姆轮可以实现小车的全向移动，更容易完成巡线、避障及其他任务，并将多种开源硬件模块集成到电路板上，避免使用杜邦线连接所带来的接触不良或松动。杜邦线连接所带来的接触不良或松动。杜邦线连接所带来的接触不良或松动。
技术研发人员：纪晨晓 张振凯
受保护的技术使用者：北京萝卜特甜教育科技有限公司
技术研发日：2021.12.16
技术公布日：2022/7/5
