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在不少航天界人士看來,2020 年是個(gè)“火星年”。

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在今年的公開計(jì)劃中,中國(guó)、美國(guó)、阿聯(lián)酋都已宣布將如期進(jìn)行火星探索任務(wù);歐洲航天局和俄羅斯聯(lián)邦航天局也有相應(yīng)計(jì)劃,但由于籌備原因,把發(fā)射時(shí)間推遲到 2022 年實(shí)施。大約每隔 26 個(gè)月才會(huì)產(chǎn)生一次 “火星沖日” 的契機(jī),2020 年 7-8 月便是這個(gè)窗口期,屆時(shí)地球、火星、太陽位于一條直線上,抓住這個(gè)窗口期發(fā)射火星探測(cè)器,飛行的路線最短,燃料最省,成功率也較高。
談到火星探測(cè)器,想必大部分人都能瞬間聯(lián)想到“火星車”,它們搭載著地球上各種先進(jìn)的儀器和設(shè)備,代替人類漫步火星,觀察勘探這個(gè)紅色星球的地形地貌,把寶貴的分析數(shù)據(jù)和圖像回傳給人類,才有了人類今天對(duì)火星的知識(shí)積累。
圖|美國(guó)宇航局 “好奇號(hào)” 火星車在第 2553 個(gè)火星日的自拍照(來源:NASA)
你有沒有興趣手工打造一臺(tái)自己的 “火星車”?在開源社區(qū) GitHub 中,開發(fā)者雅各布 · 克蘭茨(Jakob Krantz)分享了一份全面的開源制作教程,引起不少關(guān)注。
這款 3D 打印的移動(dòng)機(jī)器人在設(shè)計(jì)上參考了美國(guó)宇航局的“好奇號(hào)” 火星車,它不僅可以在坑坑洼洼的沙地上順暢行駛,搖臂轉(zhuǎn)向架也高度模擬“好奇號(hào)”,環(huán)繞攝像頭可以進(jìn)行第一視角拍攝,而隨著擴(kuò)充配件,它也能夠伸出機(jī)械臂抓取物體,開發(fā)者可以通過智能手機(jī)應(yīng)用程序集成自定義控件和數(shù)據(jù)進(jìn)行各種操控。
克蘭茨是一名嵌入式軟件開發(fā)人員,他對(duì) DeepTech 表示:“當(dāng)時(shí)制作這個(gè)項(xiàng)目并沒有特定的原因和需求,只是對(duì)火星車的搖臂轉(zhuǎn)向架移動(dòng)方式非常感興趣,于是想要搭建一個(gè)更大的項(xiàng)目,包含許多不同的零件、電子設(shè)備、編程和 CAD 設(shè)計(jì),CAD 和一些相關(guān)設(shè)計(jì)都是自學(xué)的,斷斷續(xù)續(xù)建造了大約一年時(shí)間。”
圖|開發(fā)者手工 DIY 火星車(來源:Jakob Krantz)
雖然這是一個(gè)類似于玩具的“火星車”,但在硬件方面也沒那么簡(jiǎn)單,除了要用 3D 打印車輪、車身和各種關(guān)鍵零部件,還需要準(zhǔn)備以下配件清單:
6 個(gè) 12V 60 RPM 直流電動(dòng)機(jī),每個(gè)車輪一個(gè);
每側(cè) 2 個(gè)無刷電調(diào);
12 個(gè) 5V~12V 開關(guān)穩(wěn)壓器;
每個(gè)角輪上有 4 個(gè)伺服系統(tǒng)(MG946R/MG996R),用于轉(zhuǎn)向;
臂上有 6 個(gè)伺服(MG946R),用于 6 自由度;
2 個(gè)頭部伺服裝置(MG946R/MG996R);
6 通道 RC 接收器和發(fā)射器;
6 個(gè)電機(jī)軸適配器;
MCU(ESP32);
3S 電池;
標(biāo)準(zhǔn) PVC 管,內(nèi)徑為 23.40 毫米,外徑為 25 毫米;
許多螺釘和螺栓,主要是 M3 和 M4 型號(hào);
兩種軸承:5x 608ZZ 和 5x 25mm SKF 6005;
克蘭茨介紹,這些物料清單成本約為 500-600 美元, 但是,他本人可能已經(jīng)花費(fèi)了超過 1000 美元投入到這輛自制火星車上,包括一些已經(jīng)迭代的零部件,以及一些損壞燒掉的電子設(shè)備。
圖|火星車的零部件制作(來源:Jakob Krantz)
有三種通信方式可以保持與這輛火星車的聯(lián)系,包括長(zhǎng)距離廣域網(wǎng)(LoRa)、WebSocket 協(xié)議以及通用 RC 發(fā)射器,通過車上的一個(gè)三向開關(guān)可以選擇啟動(dòng)模式:WiFi 站 + LoRa、僅 LoRa 或 WiFi AP,有人連接到 WebSocket 服務(wù)器或通過 LoRa 連接火星車,就能接收到火星車自動(dòng)發(fā)送的遠(yuǎn)程通信數(shù)據(jù)。
組裝完成后的成品如下圖所示,功能可能有限,但氣勢(shì)上不會(huì)輸,一臺(tái)自制火星車閃亮登場(chǎng)。
圖|DIY 火星車成品(來源:Jakob Krantz)
最后,就是實(shí)戰(zhàn)演練環(huán)節(jié),它的機(jī)械臂可以實(shí)現(xiàn)多關(guān)節(jié)控制,搖臂轉(zhuǎn)向架系統(tǒng)能使其在起伏較大的沙灘上暢通無阻:
雖然小有所成,但克蘭茨表示,做這個(gè)項(xiàng)目并沒有太多商業(yè)化的想法,所有設(shè)計(jì)和代碼目前都是開源的,項(xiàng)目仍需要進(jìn)行大量調(diào)整才能使開放源代碼版本更加完善,基于目前的基礎(chǔ)平臺(tái),任何有經(jīng)驗(yàn)的技術(shù)人員都可以進(jìn)一步參與構(gòu)建它,如果你對(duì)這個(gè)民間火星車感興趣,或者想直接為這個(gè)開源項(xiàng)目做貢獻(xiàn),歡迎參考:https://github.com/jakkra/Mars-Rover
本文題目:酷!GitHub開發(fā)者自制火星車,完整教程全面開源
文章鏈接:http://m.fisionsoft.com.cn/article/dpdgdio.html


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