酷！GitHub开发者自制火星车，完整教程全面开源

Posted 2021-03-31 DeepTech深科技

在不少航天界人士看来，2020 年是个“火星年”。

在今年的公开计划中，中国、美国、阿联酋都已宣布将如期进行火星探索任务；欧洲航天局和俄罗斯联邦航天局也有相应计划，但由于筹备原因，把发射时间推迟到 2022 年实施。大约每隔 26 个月才会产生一次 “火星冲日” 的契机，2020 年 7-8 月便是这个窗口期，届时地球、火星、太阳位于一条直线上，抓住这个窗口期发射火星探测器，飞行的路线最短，燃料最省，成功率也较高。

谈到火星探测器，想必大部分人都能瞬间联想到“火星车”，它们搭载着地球上各种先进的仪器和设备，代替人类漫步火星，观察勘探这个红色星球的地形地貌，把宝贵的分析数据和图像回传给人类，才有了人类今天对火星的知识积累。

图｜美国宇航局 “好奇号” 火星车在第 2553 个火星日的自拍照（来源：NASA）

你有没有兴趣手工打造一台自己的 “火星车”？在开源社区 GitHub 中，开发者雅各布 · 克兰茨（Jakob Krantz）分享了一份全面的开源制作教程，引起不少关注。

这款 3D 打印的移动机器人在设计上参考了美国宇航局的“好奇号” 火星车，它不仅可以在坑坑洼洼的沙地上顺畅行驶，摇臂转向架也高度模拟“好奇号”，环绕摄像头可以进行第一视角拍摄，而随着扩充配件，它也能够伸出机械臂抓取物体，开发者可以通过智能手机应用程序集成自定义控件和数据进行各种操控。

克兰茨是一名嵌入式软件开发人员，他对 DeepTech 表示：“当时制作这个项目并没有特定的原因和需求，只是对火星车的摇臂转向架移动方式非常感兴趣，于是想要搭建一个更大的项目，包含许多不同的零件、电子设备、编程和 CAD 设计，CAD 和一些相关设计都是自学的，断断续续建造了大约一年时间。”

图｜开发者手工 DIY 火星车（来源：Jakob Krantz）

虽然这是一个类似于玩具的“火星车”，但在硬件方面也没那么简单，除了要用 3D 打印车轮、车身和各种关键零部件，还需要准备以下配件清单：

• 6 个 12V 60 RPM 直流电动机，每个车轮一个；

• 每侧 2 个无刷电调；

• 12 个 5V～12V 开关稳压器；

• 每个角轮上有 4 个伺服系统（MG946R/MG996R），用于转向；

• 臂上有 6 个伺服（MG946R），用于 6 自由度；

• 2 个头部伺服装置（MG946R/MG996R）；

• 6 通道 RC 接收器和发射器；

• 6 个电机轴适配器；

• MCU（ESP32）；

• 3S 电池；

• 标准 PVC 管，内径为 23.40 毫米，外径为 25 毫米；

• 许多螺钉和螺栓，主要是 M3 和 M4 型号；

• 两种轴承：5x 608ZZ 和 5x 25mm SKF 6005；

克兰茨介绍，这些物料清单成本约为 500-600 美元， 但是，他本人可能已经花费了超过 1000 美元投入到这辆自制火星车上，包括一些已经迭代的零部件，以及一些损坏烧掉的电子设备。

图｜火星车的零部件制作（来源：Jakob Krantz）

有三种通信方式可以保持与这辆火星车的联系，包括长距离广域网（LoRa）、WebSocket 协议以及通用 RC 发射器，通过车上的一个三向开关可以选择启动模式：WiFi 站 + LoRa、仅 LoRa 或 WiFi AP，有人连接到 WebSocket 服务器或通过 LoRa 连接火星车，就能接收到火星车自动发送的远程通信数据。

组装完成后的成品如下图所示，功能可能有限，但气势上不会输，一台自制火星车闪亮登场。

图｜DIY 火星车成品（来源：Jakob Krantz）

最后，就是实战演练环节，它的机械臂可以实现多关节控制，摇臂转向架系统能使其在起伏较大的沙滩上畅通无阻：

虽然小有所成，但克兰茨表示，做这个项目并没有太多商业化的想法，所有设计和代码目前都是开源的，项目仍需要进行大量调整才能使开放源代码版本更加完善，基于目前的基础平台，任何有经验的技术人员都可以进一步参与构建它，如果你对这个民间火星车感兴趣，或者想直接为这个开源项目做贡献，欢迎参考：https://github.com/jakkra/Mars-Rover

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参考：

https://hackaday.com/2020/07/02/the-open-source-mars-rover-one-year-later/

https://www.universetoday.com/146947/now-you-can-build-your-own-curiosity-rover/#more-146947