酷！GitHub開發者自製火星車，完整教程全面開源

2020-07-18 DeepTech深科技

在不少航天界人士看來，2020 年是個「火星年」。

在今年的公開計劃中，中國、美國、阿聯都已宣布將如期進行火星探索任務；歐洲航天局和俄羅斯聯邦航天局也有相應計劃，但由於籌備原因，把發射時間推遲到 2022 年實施。大約每隔 26 個月才會產生一次 「火星衝日」 的契機，2020 年 7-8 月便是這個窗口期，屆時地球、火星、太陽位於一條直線上，抓住這個窗口期發射火星探測器，飛行的路線最短，燃料最省，成功率也較高。

談到火星探測器，想必大部分人都能瞬間聯想到「火星車」，它們搭載著地球上各種先進的儀器和設備，代替人類漫步火星，觀察勘探這個紅色星球的地形地貌，把寶貴的分析數據和圖像回傳給人類，才有了人類今天對火星的知識積累。

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圖｜美國宇航局 「好奇號」 火星車在第 2553 個火星日的自拍照（來源：NASA）

你有沒有興趣手工打造一臺自己的 「火星車」？在開源社區 GitHub 中，開發者雅各布 · 克蘭茨（Jakob Krantz）分享了一份全面的開源製作教程，引起不少關注。

這款 3D 列印的移動機器人在設計上參考了美國宇航局的「好奇號」 火星車，它不僅可以在坑坑窪窪的沙地上順暢行駛，搖臂轉向架也高度模擬「好奇號」，環繞攝像頭可以進行第一視角拍攝，而隨著擴充配件，它也能夠伸出機械臂抓取物體，開發者可以通過智慧型手機應用程式集成自定義控制項和數據進行各種操控。

克蘭茨是一名嵌入式軟體開發人員，他對 DeepTech 表示：「當時製作這個項目並沒有特定的原因和需求，只是對火星車的搖臂轉向架移動方式非常感興趣，於是想要搭建一個更大的項目，包含許多不同的零件、電子設備、編程和 CAD 設計，CAD 和一些相關設計都是自學的，斷斷續續建造了大約一年時間。」

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圖｜開發者手工 DIY 火星車（來源：Jakob Krantz）

雖然這是一個類似於玩具的「火星車」，但在硬體方面也沒那麼簡單，除了要用 3D 列印車輪、車身和各種關鍵零部件，還需要準備以下配件清單：

  • 6 個 12V 60 RPM 直流電動機，每個車輪一個；
  • 每側 2 個無刷電調；
  • 12 個 5V～12V 開關穩壓器；
  • 每個角輪上有 4 個伺服系統（MG946R/MG996R），用於轉向；
  • 臂上有 6 個伺服（MG946R），用於 6 自由度；
  • 2 個頭部伺服裝置（MG946R/MG996R）；
  • 6 通道 RC 接收器和發射器；
  • 6 個電機軸適配器；
  • MCU（ESP32）；
  • 3S 電池；
  • 標準 PVC 管，內徑為 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；
  • 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，他本人可能已經花費了超過 1000 美元投入到這輛自製火星車上，包括一些已經迭代的零部件，以及一些損壞燒掉的電子設備。

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圖｜火星車的零部件製作（來源：Jakob Krantz）

有三種通信方式可以保持與這輛火星車的聯繫，包括長距離廣域網（LoRa）、WebSocket 協議以及通用 RC 發射器，通過車上的一個三向開關可以選擇啟動模式：WiFi 站 + LoRa、僅 LoRa 或 WiFi AP，有人連接到 WebSocket 伺服器或通過 LoRa 連接火星車，就能接收到火星車自動發送的遠程通信數據。

組裝完成後的成品如下圖所示，功能可能有限，但氣勢上不會輸，一臺自製火星車閃亮登場。

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圖｜DIY 火星車成品（來源：Jakob Krantz）

最後，就是實戰演練環節，它的機械臂可以實現多關節控制，搖臂轉向架系統能使其在起伏較大的沙灘上暢通無阻：

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雖然小有所成，但克蘭茨表示，做這個項目並沒有太多商業化的想法，所有設計和代碼目前都是開源的，項目仍需要進行大量調整才能使開放原始碼版本更加完善，基於目前的基礎平臺，任何有經驗的技術人員都可以進一步參與構建它，如果你對這個民間火星車感興趣，或者想直接為這個開源項目做貢獻，歡迎參考：https://github.com/jakkra/Mars-Rover

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