KSR045 MicroBall 球型機器人|奧斯丁國際有限公司 OURSTEAM Internationl

1. 簡介 

MicroBall 球型機器人是一種外觀呈球形的移動機器人。通常由球形的殼體和內部驅動單元（IDU）組成。球形機器人通常在平面上滾動移動，可以透過內部驅動輪轉動、或重心調整等方法進行移動。

MicroBall 球型機器人的外殼通常由固體透明材料製成，以保護內部結構。MicroBall 球型機器人可以是自動的或遙控的，並且由於其活動特性和封閉的外殼，通常使用無線通訊進行內部和外部控制。它們通常由內部電池供電，但也有一些使用太陽能電池。

MicroBall 球型機器人的應用非常廣泛，包括監視、環境監測、巡視、行星探索、復健、寵物玩伴、兒童發展以及娛樂。還能夠跨越多種地形（如沙地、凹凸不平地面）、甚至在水上行動的兩棲機器人。

在本說明書中，我們將使用micro:bit微控制器與360度伺服馬達，打造出屬於我們自己的全地形MicroBall 球型機器人。

2. 組裝

MicroBall 球型機器人零件清單列示如下(不含MICRO:BIT主板)：
KSB073 3PWM 鋰電池擴展板 * 1
M3 * 8mm 尼龍柱 * 5+ (備用 * 1)
M2.5 * 14mm螺絲 * 5 +(備用 * 1)
SG90P-360(360度)連續旋轉塑膠齒輪伺服馬達 * 2
黄色TT馬達皮帶輪 * 2
平衡配重塊 * 1
12cm透明扭蛋殼 * 1
小橡皮筋 * 6條
M2 * 45 螺絲 * 2
M2螺母 * 2 +(備用 * 2)
M2 * 10自攻螺絲 * 2 + (備用 * 1)
十字小起子 * 1

首先，我們將兩個 360度伺服馬達，底部相接排列，請注意線材需放在同一側（也就是伺服馬達的兩條線都在同一邊），如下圖所示：

透過M2 * 45長螺絲與M2六角螺母固定其中一側，此時尚不需要鎖緊鎖緊，如下圖所示：

另一側也相同，透過M2 * 45長螺絲與M2六角螺母固定另外一側，透過兩側螺絲慢慢調整與鎖緊，讓伺服馬達底部平貼在一起，並彼此牢牢固定，如下圖所示：

將伺服馬達擺臂以舵機配件包內兩顆螺絲固定在黃色輪子的內側，如下圖所示：

圖2.4 以兩顆螺絲與伺服馬達擺臂固定輪子(會有點緊，需要出一點力)

透過M2 * 10自攻平尾長螺絲將輪子固定在伺服馬達上，如下圖所示：

將兩個輪子都固定在伺服馬達上，如下圖所示：

動力單元組合完整樣貌，如下圖所示：

因為線材太長，因此需將伺服馬達的連接線，纏繞在動力單元上，如下圖所示：

翻面繼續將線材纏繞在動力單元上：

繼續纏繞直至線材纏繞完畢，如下圖所示：

在纏繞完畢後，將驅動背板的充電口面向前，電池向上，右邊的伺服馬達線材接到右側前方(P1)接腳，請注意gnd線（棕色）朝後，如下圖所示：

左側伺服馬達的線材請接在驅動背板的左側前方接腳（P2）、請注意gnd線（棕色）朝後，如下圖所示：

Kaise凱斯電子micro:bit專用KSB073鋰電池擴充背板

負極(GND)及正極(VCC)提供電子模組電流，另一個接口則是micro:bit的某一個腳位(P0或P1或P2)
和電子模組溝通用的訊號接口(Signal)，這三個接口的英文縮寫便是 GVS。
負極(GND)的連接線是黑色，正極(VCC)的連接線是紅色，訊號 (Signal)連接線會用黃色。

再將剩餘線材纏繞，直至驅動背板可以附在伺服馬達動力單元上，如下圖所示：

此時，便可取出橡皮筋，將動力元件與驅動背板固定在一起，如下圖所示：
值得注意的是在此圖中，右側線材沒有固定好，將在下一步改善。

當右邊有線材沒有捆紮固定，會影響輪子的轉動，因此需像下圖一樣，將兩側線材均以橡皮筋捆紮固定，以防勾到輪子，運作才會正常。

將配重塊折疊成以下形狀（不需從貼紙上拆開）

將配重塊以橡皮筋固定在動力單元底部，與驅動背板不同側，在固定時也請注意配重塊請不要干涉到輪子的運動，如下圖所示：

使用使用 M3 * 8mm 尼龍柱和 M2.5 * 14mm 平頭螺絲，開始鎖上 micro:bit控制板，可以從最右邊的GND開始，插入螺絲釘，再套上尼龍柱，便可將micro:bit鎖上驅動背板，請注意一開始僅需鎖上即可，不用鎖緊（因為如果現在鎖緊，其他尼龍柱就難以放入，最後再鎖緊即可），如下圖所示：

接下來再依序鎖上P1、P2與3V，均有鎖到即可，不需要鎖緊，如下圖所示：

最終當P1、P2、3V與GND都鎖上後，此時即可將每一個螺絲均鎖緊，鎖緊才能使電源正常供應到馬達，如下圖所示：

至此，硬體本身組裝便已完成，如下所示：

使用時，只需將開關打開供電（充電可用驅動背板上的micro USB接頭），並將機器人本體放入扭蛋殼中即可。

值得注意的是，若要在水面若沙地行走，請將扭蛋殼上的通氣孔，以膠帶內外封住即可。

提醒您:
以膠帶封住通氣孔，只能預防潑水，並不能完全防水，請勿將扭蛋直接壓入水中，倘若進水，將會造成電路板損壞。

3. 程式撰寫 

在一開始，請進入makecode網頁程式編輯器，其網址如下：https://makecode.microbit.org/。並新增一個專案（按下『新增專案』圖示），專案名稱可自行指定，指定完成後請按下『創建 (Create)』按鈕，如下圖所示。

在此專案中，我們將使用藍牙通訊與VC7RC遙控軟體，我們可透過『擴展』功能，大幅增加micro:bit的應用彈性。擴展按鈕在開發類別的中間。當按下『擴展』按鈕之後，可以看到有許多不同開發者所釋出的擴展套件，在這個視窗中，我們可以透過『搜尋』或『貼上網址』的方式來找到我們要使用的擴展功能。

因要使用藍牙通訊與VC7RC遙控軟體，我們將使用由劉正吉老師所開發的V7RC控制積木，請在『擴展』按鈕下運用『貼上網址』的方式，取得劉正吉老師所開發的V7RC控制積木，網址為：https://github.com/lioujj/pxt-V7RC

在上方搜尋欄位中貼上網址，並按下Enter開始搜尋後，便可找到V7RC積木，按下積木即可匯入，如下圖所示。

匯入V7RC積木後，系統會提示會移除原先的廣播功能，改以藍牙功能取代，請選擇『移除擴展並添加V7RC』即可。

在完成這些設定後，我們便可以開始撰寫程式，完整程式如下所示，亦可至以下鍊結直接開啟已完成的程式專案：https://reurl.cc/8vNLzg

劉正吉老師的V7RC的積木說明，可參考以下網址：https://sites.google.com/jes.mlc.edu.tw/ljj/microbit%E9%96%8B%E7%99%BC%E6%9D%BF/microbit%E7%A9%8D%E6%9C%A8/v7rc%E7%A9%8D%E6%9C%A8

4. V7RC手機遙控程式與連線

在本專案中，我們使用台灣嵐奕科技所開發的V7RC遙控軟體，請在Google Play或App Store上搜尋『V7RC』關鍵字，便可搜尋到應用程式並下載安裝，如下圖所示，提供Android與iOS兩個不同版本的QR code位址，可供直接掃描並安裝。

該應用程式（V7RC App）能夠與micro:bit透過藍牙通訊協定互相連接，因此請啟動行動裝置的藍牙通訊功能，若沒有啟動行動裝置的藍牙通訊功能，則行動裝置無法與micro:bit進行藍牙連線。因為V7RC會使用行動裝置上的藍牙連線，在V7RC App第一次連線時，系統會詢問是否允許存取位置資訊，請選擇『使用應用程式時』，賦予V7RC App藍牙的使用權限即可，這個畫面只會出現在初次連線，之後便不會再出現。

V7RC App成功啟動後，畫面如下，請點選最上方的『裝置：沒有裝置』字樣進入連線畫面：

進入V7RC App連線步驟時，會顯示周邊可供連線的藍牙裝置，若是micro:bit裝置，則會顯示類似『BBC micro:bit[zivug] EC:60:05:88:AC:DE』這樣的可供連線的裝置字樣。其中[zivug]為這一塊micro:bit的序號，『EC:60:05:88:AC:DE』則是micro:bit的MAC網路位址。這兩個編碼，每一塊板子都不同，在多台MicroBall 球型機器人同時連線的時候，可以用來辨識哪一個MicroBall 球型機器人是要連線的目標。

在透過序號辨識，確認要連線的目標micro:bit後，便可按下後方的灰色『連結』按鈕進行連線。在連線前，micro:bit主板會顯示笑臉符號等待連結。在連線成功後，灰色『連結』按鈕會轉變為黃色的『已連結』按鈕。與此同時，micro:bit主板會顯示打勾符號，表示連結成功。此時請按下左上角箭頭返回，可以看到上方狀態列將顯示『已連線』，相關連接裝置訊息亦將顯示。

若micro:bit端程式撰寫正確，則成功連線後，micro:bit端的LED矩陣上，會顯示『打勾』圖示。且V7RC App上方裝置會顯示為已連線、BBC micro:bit等字樣。若經過這樣的測試成功的話，我們就可確定micro:bit與應用程式的連線沒有問題，可以繼續往下開發micro:bit端的程式。

但若無法成功連線，有以下幾個可能：

沒有正確燒錄程式至micro:bit
啟動V7RC App時，未允許存取位置資訊。
啟動V7RC App時，未啟用行動裝置之藍牙通訊功能。

完成連線後，即可透過V7RV App操作MicroBall 球型機器人，左手搖桿用於控制MicroBall 球型機器人的前進後退，右手搖桿用於控制MicroBall 球型機器人的左轉右轉，如下圖所示：

值得注意的是，如果左右手的搖桿與上圖操作不同，則可能是軸向設定錯誤，此時只需按下左側第二的黃色按鈕(CH)將軸向重設即可，如下圖所示：

按下軸向重設按鈕後，只需按下紅色『全部重置』按鈕，確定右手為頻道1，左手為頻道2即可，如下圖所示：

使用KSB045搖桿連線與操作

若使用者想要以KSB045搖桿操作MicroBall 球型機器人，也非常容易。首先必須改寫MicroBall 球型機器人內部程式，改以micro:bit內建的廣播功能，接收控制訊號，完整的MicroBall 球型機器人接收端程式如下：（可直接以此鍊結下載 https://reurl.cc/bY7n4E）。

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同時，在KSB045搖桿上也需安裝一片用於發射控制訊號的 micro:bit，在撰寫搖桿端的控制程式時，建議以入劉正吉老師所設計的 KSB045專用積木，可大幅提昇程式撰寫速度，吉哥KSB045積木的說明網址如下：https://reurl.cc/93V5Nv，若要安裝此擴展，可以透過makecode中的『擴展』->『搜尋』功能，輸入該積木的網址： https://github.com/lioujj/pxt-KSB045，即可成功安裝。

完整搖桿端程式如下：https://reurl.cc/93V5Yv

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※KSB045與Joystick積木相同，也可以使用Joystick操控球型機器人唷！