MeshMass 迷你坦克入门套件
概述
迷你坦克入门套件 (Mini Tank Starter Kit) 是一款面向初学者、可 3D 打印的坦克底盘套件,使用 MeshMass 的 TX6A4D 发射器与 RX4M4S 接收器,组装出一台完整的可编程遥控坦克。本页面是该套件作为结构化课程交付时的教师指南。
本课程面向中文母语教师与约 10 岁的中文母语学生,应用于 STEM 教育课堂。课程先动手、后讲解——学生通过摸零件、做实验来发现概念,然后再进入编程环节。
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本页面是迷你坦克课程的教师指南,分为两节课:
- 第一节课:先跑起来! — 电子、力学、硬件。五个动手实验,带领学生从一块电池和一个电机出发,一路走到完整组装、可无线遥控的坦克。无需编程。
- 第二节课:给你的坦克写代码 (编写中) — 在接收器的 MCU 上编程,自定义坦克对操作的响应方式。
页面后段的参考章节:学习路径、物料清单、关于这个套件、相关产品。
课前准备
在开始第一节课之前,教师应当:
- 给两块电池充满电(TX6A4D 用的 1S LiPo 和 RX4M4S 用的 2S LiPo)。新出厂的电池通常不是满电,套件里的充电器把电池充满所需的时间比 3 小时的课堂还长。
- 确认两块板子已烧录正确的固件(套件出厂时已经预烧;如需重烧,请通过 MeshMass 平台):
- 完成一次两块板子的配对 — 这一步同时也验证了固件。给两块板子通电,分别长按 PAIR 按钮 5 秒以上;OLED 屏会显示配对成功。
第一节课:先跑起来!(约 3 小时)
无需编程——固件已预先烧录。组装好就能玩!
步骤 1:电子基础
认识零件
电池无处不在
在日常生活中你能在哪里见到电池? 让学生先回答——这也是顺便了解他们对日常物品词汇掌握情况的好机会。等大家分享之后,再补充几个他们可能没想到的例子:
- 电动汽车 — 由成千上万颗电池协同工作驱动整辆车。
- 潜水艇 — 靠电池在水下长时间航行而无需浮出水面。
- 卫星 — 太阳能板为电池充电,再由电池为太空中的所有设备供电。
我们的套件使用可充电锂聚合物电池(LiPo) — 跟无人机、运动相机里用的是同一种。
正极和负极
把电池想象成一座水塔:
- 正极 (+) 像水塔的顶端 — 水想要从这里流出。
- 负极 (−) 像水塔的底部 — 水想要流入这里。
- 电也是一样的 — 电子(极小的粒子!)想要从 + 流向 −。
安全守则
- 永远不要让金属物(硬币、钥匙、螺丝刀)同时接触电池的两端。
- 连接电池组时,永远要小心。
什么是电机?
- 电机就是电池的反面!
- 电池:化学能 → 电能
- 电机:电能 → 机械能(旋转!)
我们用的 N20 电机
- "N20" 只是一个尺寸编号(直径 20mm) — 类似鞋号!
- 内部带有一个小齿轮箱(就是那一段金属圆柱)。
- 齿轮箱做两件重要的事:
- 减速 — 让电机变得可控。
- 增力 — 像自行车低档位一样,让转矩更大!
让电机转起来
实验 #1:最简单的电路
用一块 1S 电池和一个 N20 电机,学生就能搭出能想到的最简单的电路。**接线惯例:**红色 = +,黑色 = −(电池接头与电机的两根线颜色对应得上)。
- 电机红线 → 电池 + 端
- 电机黑线 → 电池 − 端
电机就转起来了。
电路 (circuit) 就是一个闭合的环路,让电从电池出发,经过电机,再回到电池。任何一处断开 — 比如把一根线挪开 — 电机就停。
⚠️ 安全: 电机必须一直在环路里。绝对不要让裸露的导线(或硬币、回形针、手指)直接把电池的 + 和 − 连起来,中间没有电机 — 那就是短路,电池会迅速发热。
通和断的控制: 让一根线稳定接触,另一根线在端子上不断点触一下又离开。电机就跟着开关。在环路的任何一处断开都会让它停 — 这就是开关 (switch) 的工作原理。
反转方向: 把两根线对调(红到 −、黑到 +),电机就朝另一个方向转。坦克前进和后退就是这么实现的。
💡 教师提示: 在黑板上画出这个闭环:电池 → 电机 → 电池。"circuit" 这个词和 "circular"(圆形的)同源 — 都是闭合的路径。点触一下又离开的动作,正是引出 开关 (switch) 这个词的好时机。
速度怎么控制?
做完第一个实验,自然会出现下一个问题:怎样让电机转得更快或更慢?最直接的猜测就是 — 换一块电池。
实验 #2:换一块更大的电池
把同样的电路接好,把 1S 电池换成 2S 电池:
- 电机红线 → 2S 电池的 + 端
- 电机黑线 → 2S 电池的 − 端
电机明显比刚才在 1S 电池上转得快。
这个实验说明:电压的高低决定电机转得多快。电压越高,转得越快。电压越低,转得越慢。
💡 教师提示: "用更大的电池" 这个答案对了一半 — 值得肯定,而且正好引向这个实验。但开坦克的人不可能在驾驶途中带一箱不同的电池来调速,所以这并不是完整的答案。
什么是电压?
电压就是让电在导线里流动的"推力"。
把电压想象成水管里的水压:
- 压力越大 = 水推得越用力 = 流量越大
- 电压越高 = 电子被推得越用力 = 功率越大
电压的单位是伏特 (volts,简写 V)。所以一块 LiPo 电池上写的 "3.7V" 就是 "3.7 伏" — 这块电池"推"的强度。
形象类比!
- 一块小电池(1.5V 5 号干电池)= 花园水管的细喷雾 — 很温和。
- 大一点的电池(3.7V LiPo)= 高压清洗机 — 强得多!
- 汽车电瓶(12V)= 消防水带 — 超级强!
💡 教师提示: 伏特这个单位是以意大利科学家 亚历山德罗·伏特 (Alessandro Volta) 命名的,他在 1800 年前后造出了世界上第一个真正的电池("伏打电堆")— 介绍单位背后的人物,是引入科学家名字的好时机。
💡 教师提示: 一个数字万用表(50–150 元)对课堂来说是值得的投资!你可以:
- 测量电池电压来确认是否充满电(每节 3.7V = 满电,低于 3.5V = 需要充电)
- 给学生演示串联时电压如何相加
- 检验电路是否正常工作
串联电路
- 当电池串联起来时,电压会相加。
- 1S + 1S = 2S(3.7V + 3.7V = 7.4V)。
为什么接收器要用 2S 电池
电机比小型电子设备需要更多的电能。电视遥控器需要的电压很低;而要带动一个会转的轮子,电机需要 力气。所以我们的套件用了两块不同的电池:
- TX6A4D 发射器: 1S LiPo(3.7V)— 体积小、重量轻,足够供电给按钮、摇杆和显示屏。
- RX4M4S 接收器: 2S LiPo(7.4V)— 给电机所需要的更大"推力"。
用同一块电池调速
速度问题
真实世界里的车辆不会通过换电池来调速。电动滑板车、电动汽车、遥控车 — 它们都用一块电池,但司机依然可以把速度从零顺滑地调到最快。
所以更难的问题是:怎样用同一块电池来调节速度?
接下来的内容统一切换回 1S 电池。在 1S 下,电机依然能以合理的速度运转 — 1S 和 2S 的差别是最高速度的上限,而不是电机能不能工作。
💡 教师提示: 切换回 1S 让后续的演示更安全、也更可控。实验 #2 的目的是让学生看到电压会影响速度,而不是说 1S "太弱"。接下来的内容里,1S 是够用的。
⚠️ 教师警告: 家用插座是 110V 交流(美国)或 220V 交流(中国/欧洲)— 对小朋友来说非常危险!绝不能让孩子接触墙上的插座。我们的套件全程使用安全的低电压(3.7V–7.4V)。
下面这个实验是建立在实验 #1 的"点触/松开"动作上的。
实验 #3:用时间控制速度
同样的设置 — 1S 电池、N20 电机、两根线。但这次不是随手点触,而是按一定节奏来:
- 接通 一秒
- 断开 一秒
- 接通 一秒
- 断开 一秒
- ……如此循环
在 2 秒的时间窗口里观察电机。它有 1 秒是接通的、有 1 秒是断开的。平均下来,它得到了一半的功率 — 不是因为电池变小了,而是因为我们改变了它什么时候连接。电机就以大约一半的速度在转。
这就是关键想法:通过控制电机什么时候通电,我们就能控制它的速度。
💡 教师提示: 如果学生卡在"怎么用同一块电池调速"这一步,这个实验就是解锁的钥匙。可以这样引导:还记得把那根线点上点下的动作吗?要是有节奏地做呢?
给我们刚才做的事起个名:PWM
把电机快速地通电、断电来控制转速,有一个正式名称:PWM — Pulse Width Modulation,中文叫脉冲宽度调制。把这个名字拆开看:
- Pulse(脉冲)— 一段短的通电时间。
- Width(宽度)— 每一段脉冲持续多久。
- Modulation(调制)— 调整、变化。
所以 PWM 的字面意思就是 通过改变通电脉冲的宽度,来控制平均功率。通电时间越长 → 平均功率越大 → 电机越快。通电时间越短 → 功率越小 → 电机越慢。
实验 #3 里,我们用的节奏是 开 = 1 秒,关 = 1 秒 → 电机大约 50% 速度。同样的原理可以推广:
- 开 = 1.5 秒,关 = 0.5 秒 → 约 75% 速度
- 开 = 0.5 秒,关 = 1.5 秒 → 约 25% 速度
学生用手指做的这种事,就叫手动 PWM (manual PWM)。
手动 PWM 有一个问题
手动 PWM 用来演示挺好,但要真正驱动一台迷你坦克就不行了:人太大、太重,没办法坐在坦克上一边开一边点线。而且我们手也不可能那么快 — 真实的电机想要的 PWM 频率是每秒几百次,而不是每秒一次。
在每秒几百次的开关下,每一段"断开"都极短,电机感觉不到(它自身的重量和惯性会带着它转过去),人眼也看不出来。电机感受到的只是一个平均功率,电机轴就以"通断比"决定的速度平稳地转。
步骤 2:认识 MeshMass 板子
认识接收器
RX4M4S 是 MeshMass 的接收器 — 安装在坦克上的小板子。我们沿着它的零件来逛一圈。
先从电机插座开始。 在板子的一条边上,你会看到四个小插座 — 跟实验 #1 里 N20 电机插头匹配的那种。迷你坦克套件用其中两个(每条履带一个电机),另外两个是预留的输出。
沿着导线往里走。 每一个电机插座都通过板上的走线连到一颗附近的小芯片。这些芯片就叫电机驱动 (motor driver) — 一共四颗,对应四个电机输出。一个电机驱动负责干两件事,正好是步骤 1 教过的:
- 它会每秒几百次地通断电机 — 这就是自动版的 PWM,正是实验 #3 用的那套技术。在电机看来,得到的就是一个平稳的平均功率。
- 它能反转输出方向 — 跟实验 #1 里的"换线"是同一个把戏,只不过现在用电子方式完成,不用人动手。
所以每一颗电机驱动,都是那个又小又快又能自动工作的"小帮手",恰好解决了步骤 1 最后留下的"人没法坐到坦克上"的问题。
继续往里走。 顺着电机驱动另一边的导线追过去,它们都汇集到一颗更小的芯片上。这颗芯片叫 MCU — Micro Controller Unit,中文叫微控制单元。MCU 是接收器的大脑:体积虽小,却负责告诉每一颗电机驱动该做什么(多快、什么方向、什么时候停)。学生在第二节课里写的代码,最终就是跑在这颗芯片上。
再往前走。 从 MCU 引出的导线里有一条很特别 — 它不通到任何芯片或插座。它在板子上以平面"弯弯曲曲"的方式延伸,像一条方形的蛇。这就是天线 (antenna)。它负责接收发射器(下一节我们就会认识)发出的无线信号,让 MCU 能"听到"指令。
把它们串起来看。 装上 RX4M4S 之后,就不需要有人坐在坦克上点线了。电机驱动替我们完成快速通断(自动 PWM、自动反向)。MCU 通过天线接收信号,根据自己跑的程序告诉每个电机驱动要做什么。人只需要拿着遥控器,远程发送指令就行了。
RX4M4S 还有 4 个舵机输出,由步骤 1 提到的那块 2S LiPo 电池供电。
完整硬件参数请见 RX4M4S 产品页面。
认识发射器
TX6A4D 是 MeshMass 的发射器 — 学生握在手里的那台遥控器(这就是步骤 1 最后说的那个"遥控器")。我们同样沿零件来逛一圈。
先看输入。 在 TX6A4D 的顶面,你会看到:
- 两个摇杆 — 每个都能朝任意方向倾倒。迷你坦克用它们来转向。
- 几个按钮和旋钮 — 用作扳机、模式切换、微调等。
- 一块小OLED 显示屏 — 显示状态和当前模式。
学生每按一下、每动一下,都会被转换成一个数字,由发射器发送给接收器。
看内部。 跟 RX4M4S 一样的 MCU + 天线 组合 — 只是反过来接而已。RX4M4S 的 MCU 连接的是输出端(电机驱动和舵机插座),而 TX6A4D 的 MCU 连接的是输入端(顶面的摇杆、旋钮、按钮)。MCU 把每个输入打包成一条信息,再由天线(同样是一条方形的蛇)每秒多次地把它无线广播给接收器。
供电。 TX6A4D 用步骤 1 提到的那块 1S LiPo 电池 — 比接收器的 2S 小很多,因为发射器只需要供电给 MCU、显示屏和无线电模块。这里没有电机。
完整硬件参数请见 TX6A4D 产品页面。
实验 #4:验证全部电子系统
开始之前: 两块板子上的 MCU 出厂时就已经预先烧录好固件、预先对码。这一步不需要烧录或对码 — 直接通电连接就行。
给发射器通电: 把 1S LiPo 电池插上 TX6A4D,打开它的电源开关。
给接收器通电: 把一个电机插到 RX4M4S 的 DM0 插座上(四个直流电机插座中的第一个),把第二个电机插到 DM1。然后插上 2S LiPo 电池。
现在拨动发射器上的摇杆。
接收器上的电机会跟着动 — 推得越多就转得越快,过中点反向,回到中点就停下。两块板子之间没有任何导线相连。也没有人在点线。
这就是步骤 1 里学到的一切,自动发生了:
- 实验 #3 里学生用手做的 PWM,现在由电机驱动每秒几百次地完成。
- 实验 #1 里的反向,每当摇杆越过中点时自动发生。
- 两根天线之间的无线连接把整个回路闭合 — 从学生手里的输入,一直到桌上转动的输出。
整条路径现在可以追溯:手指 → 摇杆 → TX 的 MCU → 天线 → 空气 → RX 的天线 → RX 的 MCU → 电机驱动 → 电机 → 旋转的轴。
💡 教师提示: 这是第一节课的高光时刻。在这里多花点时间。让学生朝不同方向拨动摇杆,观察电机的反应,并留意无线连接的"看不见"。明确地说出来效果更好:"这两块板子之间,除了空气什么都没有。"
💡 实验结束后: 用套件里的接口分离器把每块 2S LiPo 从接收器上拔下来 — LiPo 接头是刻意做得很紧的。
步骤 3:组装发射器
把学生要握在手里的那台遥控器组装好。
材料:
- TX6A4D × 1
- PB2×5 螺丝 × 4
- 1S LiPo 电池 × 1
- 发射器底座 × 1
工具: 十字螺丝刀
步骤:
- 把 1S LiPo 电池放进发射器底座里。
- 把 TX6A4D 盖在电池和底座之上,让它的 4 个螺丝孔对准底座。
- 用十字螺丝刀拧 4 颗 PB2×5 螺丝,把 TX6A4D 固定到底座上。
- 把电池线整理好,让所有线都收在底座内部,不要露在外面。
💡 教师提示: 组装好的遥控器,让学生在自己的发射器底座上贴一个名牌或贴纸,下一次上课的时候就不会拿错。
步骤 4:组装坦克
组装迷你坦克的底盘。
4.1 安装电机
轮子留到 4.5–4.6 再装 — 这样在中间几步拧螺丝的时候,底盘可以一直平稳地坐在桌面上。
材料:
- N20 直流电机 × 2
- PB2×5 螺丝 × 8
- 坦克底盘 × 1
- 电机盖 × 2
工具: 十字螺丝刀、接口分离器
步骤:
- 用接口分离器把两个 N20 电机从接收器上轻轻拔下来。
- 把一个 N20 电机放进底盘一侧的电机槽里。输出轴朝外(轮子要装在外面),电机线引到底盘内部。
- 用电机盖盖住电机,用 4 颗 PB2×5 螺丝把电机盖固定到底盘上。
- 在底盘另一侧重复同样的步骤,装第二个电机。
4.2 把 OLED 屏装到屏幕支架上
材料:
- 128×64 OLED 显示屏 × 1
- PB2×5 螺丝 × 2
- 屏幕支架 × 1
工具: 十字螺丝刀
步骤:
- 把 OLED 显示屏放到屏幕支架上,对齐两个螺丝孔。
- 用 2 颗 PB2×5 螺丝固定。
- 把 OLED 的排线插到 RX4M4S 的屏幕插座上。
4.3 把 2S LiPo 放到底盘上
材料:
- 2S LiPo 电池 × 1
步骤:
- 把 2S LiPo 电池放进底盘上的电池槽 — 四根接收器固定柱的中间,让接收器之后能盖在它上面。
- 把电池接头线整理出来,让接收器装好之后线能从上方接到接收器的电源插座上。
4.4 把 RX4M4S 固定到底盘上
接收器固定在底盘的四根立柱上。其中两根立柱顶上还要再放一个屏幕支架。
材料:
- PB2×5 螺丝 × 2
- PB2×8 螺丝 × 2
工具: 十字螺丝刀
步骤:
- 把 RX4M4S 放到底盘的四根固定柱上。
- 把屏幕支架(已经在 4.2 中装好 OLED)放到 RX4M4S 上方,让支架的两个螺丝孔对准 RX4M4S 四个安装孔中的两个。
- 这两个叠在一起的孔(屏幕支架 → RX4M4S → 底盘立柱)用较长的 PB2×8 螺丝拧紧 — 它们需要更长的螺纹才能穿过整个叠层。
- 另外两个孔(只有 RX4M4S → 底盘立柱,没有屏幕支架)用较短的 PB2×5 螺丝拧紧。
- 把两根 N20 电机线重新插回 RX4M4S — DM0 接左侧电机,DM1 接右侧电机。
没有电源开关
RX4M4S 没有电源开关。本套件把坦克当作一台经典 RC 车来对待:连上 2S LiPo 就是开机,拔掉就是关机。拔的时候请用套件里的接口分离器 — LiPo 接头是刻意做得很紧的。
玩完之后请务必断开电池。 接着插着的 LiPo 会一直自己放电,缩短电池寿命,长期下来还可能损坏电池。
4.5 安装后轮
材料:
- 后轮 × 2
步骤:
- 把后轮用力压到电机的输出轴上。轮子上的孔尺寸正好是过盈配合 — 不需要胶水或螺丝。
4.6 安装前轮
材料:
- 前轮 × 2
- PB2×8 螺丝 × 2
工具: 十字螺丝刀
步骤:
- 把前轮放到底盘上对应的安装位上。
- 把 PB2×8 螺丝穿过轮子拧进底盘。拧紧。 前轮其实是两个环叠在一起、中间留有一道凹槽 — 整个轮子是 3D 打印一体成型的,两个环无法分开但能相对转动。所以螺丝把内环夹紧在底盘上,外环依然能自由旋转。
- 在另一侧重复,装第二个前轮。
💡 教师提示: 这是 3D 打印里一个很有意思的技术,叫做一体打印 (print-in-place) — 两个(或更多)零件在同一次打印里同时成型,中间留有一道极小的间隙,所以打印结束后它们就已经"组装好"了:彼此严丝合缝、无法分开,但能相对运动。同样的技术还可以打印出完整可动的合页、关节、链条、轴承,全程不需要任何后期组装。
底盘现在已经可以靠光秃秃的轮子滚动了 — 我们来看看装上履带之后有什么不一样。
实验 #5:为什么需要履带
迷你坦克的履带系统是最简单的那一种 — 每一侧只有两个轮子。就算不装履带,这些轮子也能接触地面。那为什么还要履带呢?我们来看看。
准备工作: 把组装到这一步的坦克的接收器电源插上 2S LiPo,打开 TX6A4D。
先不装履带就开起来。 用光秃秃的四个轮子着地,拨动摇杆开坦克。注意观察:
- 轮子只在几个小点上接触地面。
- 一点凸起、斜面或地毯都能让坦克打滑或卡住。
现在把履带装上。
材料:履带 × 2
- 把一条履带绕在一侧的后轮和前轮外圈,让履带的内齿卡住两个轮子。
- 让履带绷紧但不要绷死。
- 在另一侧重复。
装上履带之后再开。 区别:
- 履带在地面上形成的是一条又长又平的接触面,而不是两个小点。
- 坦克现在能爬过小凸起,在地毯和斜坡上也能抓得住。
这就是为什么真实世界里的坦克、推土机、履带车都用履带 (continuous tracks):更大的接触面 = 更大的抓地力。两个轮子能滚,但履带让"滚动"变成了"爬行"。
💡 教师提示: 一张折叠的纸、一本薄书、一个小斜面,就能搭成不错的微型障碍课程。当带履带的坦克轻松翻过裸轮版坦克卡住的地方时,"带履带的优势"就立竿见影了。
💡 教师提示: 这里其实藏着一点 3D 打印的设计取舍。如果后轮外面包一圈软材料(TPU 或橡胶)做成的"轮胎",在硬地板上的抓地力本来就够用了 — 也就不需要履带。但这套入门套件的设计目标是:所有 3D 打印件都能用一种常见材料(PLA 或 PETG)、一次性放在一张打印板上、快速打印完成。这样一来,后轮就只能是纯硬塑料,而硬塑料的轮子在硬地板上不太抓地。履带就是这个套件用来"补回"抓地力的零件 — 它把"滚"变成了"爬"。
💡 教师提示: 另一个设计取舍:两个电机驱动两条履带的坦克,只要让两侧电机以不同的速度(甚至反方向)转动,就能完成转向 — 这就是差速转向。汽车要转向需要额外用舵机扳动前轮;坦克的履带则不需要。这也是这套入门套件在电子上(不需要额外的转向舵机)和机械上(不需要转向连杆、不需要转向关节)都能保持简单的原因。
💡 教师提示: 坦克通电之后,接收器上的 OLED 屏会以数字的形式显示从发射器收到的信号以及发给电机驱动的输出值。这是一个把"数字"和"电机动作"建立连接的绝佳时机:推一下左摇杆 → 屏幕上的某个数字变化 → 左侧电机响应。给第二节课的编程做个很好的热身。
不过现实情况是,到这一步学生通常已经迫不及待要玩了。如果课堂能量允许就花点时间一起看屏幕;否则就留到第二节课。
步骤 5:玩起来!
坦克到这里就已经可以开了。顶角 (Horn) 是一个可选配件,把坦克变成一台能推球的"前锋" — 如果你打算玩默认的足球游戏,那就装上它;否则直接跳到下面的玩法部分。
安装顶角
材料:
- 顶角 × 1
- PB2×5 螺丝 × 2
工具: 十字螺丝刀
步骤:
- 把顶角贴到坦克底盘前端的安装位上,对齐两个螺丝孔。
- 用 2 颗 PB2×5 螺丝拧紧固定。
顶角从坦克前面伸出来,像一对小手臂 — 方便推东西。
玩起来!
自由开。几个游戏点子:
- 机器人足球对决 — 把一个轻的球(揉成团的纸、乒乓球)放到平整地面上。两台坦克朝对方的球门里推球。书或盒子摆成球门;顶角是接触球的那一面。
- 赛跑 — 标好起点和终点,第一台开到终点的坦克获胜。
- 走迷宫 — 用书或胶带摆出墙壁,从一头开到另一头。
- 相扑 — 在地上画一个圆圈,两台坦克都在圈里,第一台被推出去的输。
- 障碍赛 — 摆上斜坡、关卡、小凸起,开过去。
或者完全自创新游戏。
仅限室内使用
本套件是面向室内教学设计的。水、泥、沙、灰尘都可能损坏电子件、电机和 3D 打印部件。请把活动场地保持在干燥、平整的室内表面。
💡 教师提示: 在地上用胶带或一圈书给场地划出明确的边界。坦克跑得很快,体积又小,容易钻到家具底下。如果有谁踩到了坦克,它就会被踩碎。
💡 教师提示: 这一版的坦克没有外壳 — 电机线和电池线都暴露在底盘上。在激烈对抗(相扑、足球对撞)里,对方的顶角或一次侧翻都可能把某根线拽松或拽断。要么用一小条胶带把线捋顺、固定在底盘上,要么准备好修复(重新压接 JST 接头、换一个接头)。本套件未来的 3D 建模课程将让学生自己设计、打印一个保护性外壳。
尽情玩吧。
小结
第一节课结束时,学生应该已经掌握了:
电子(步骤 1):
- 电路、开关、极性 — 通过 1S 电池 + 电机的实验自己发现。
- 电压 — 电的"推力",单位是伏特 (V),以伏特命名。
- 电池的串联 — 1S + 1S = 2S(3.7V + 3.7V = 7.4V)。
- PWM(脉冲宽度调制)— 通过快速通断来控制速度。
力学:
- 齿轮箱 — 让电机变慢但更有力,类似自行车的低档位(步骤 1)。
- 履带 — 比裸露的轮子有更大的接触面,意味着更好的抓地力和越障能力(实验 #5)。
硬件(步骤 2):
- RX4M4S 接收器 — 电机驱动、MCU、天线。
- TX6A4D 发射器 — 输入、MCU、天线;与接收器对称的架构。
- 两根天线之间的无线链路。
搭建与开(步骤 3–5):
- 一台手持遥控器(TX6A4D + 1S LiPo)和一台带履带的迷你坦克(RX4M4S + 2S LiPo + N20 电机 + OLED)。
- 用顶角自由开 — 足球、赛跑、迷宫、相扑、障碍赛。
到了第二节课,学生会进入到 MCU 的程序内部,改变坦克对遥控器的响应方式。
第二节课:给你的坦克写代码 (编写中)
通过对坦克的真实操控来学习编程!
💡 教师提示: 平台会编译编辑器里的代码,但不会保存它——刷新页面就会丢失学生的成果。请安排学生把值得带到下一节课的代码自己另存一份;下次开始时,预期是重新粘贴一份起始代码,而不是打开上次的进度。
步骤 1:二进制与字节
计算机说的是 1 和 0:
- 通 = 1,断 = 0
- 8 位 = 1 字节
- 一个字节能数到 0 至 255
- 同一个字节也可以当作带符号数来读,即 -128 至 127
步骤 2:通道与通信
发射器每秒发送 50 次,每次 16 个字节。每个字节就是一个通道:
| 通道 | 输入 |
|---|---|
0 | 右摇杆,左右 |
1 | 右摇杆,上下 |
2 | 左摇杆,上下 |
3 | 左摇杆,左右 |
4 | 左旋钮 |
5 | 右旋钮 |
6-9 | 四个按键 |
摇杆没人碰的时候停在 128 附近,往一边推会降到 0,往另一边推会升到 255。发射器只把测到的值发出来,至于这些数字意味着什么,全部由坦克自己的程序决定。
步骤 3:你的第一个程序
电机想要的是一个带符号数:负数往一边转,0 停下,正数往另一边转。而摇杆给的是停在 128 的无符号数。所以任何程序的第一件事,都是把静止点搬到零——减去中点:
// 左摇杆上下(通道 2),重新居中:128 变成 0
int8_t drive = getChannel(2) - 128;
setMotor(0, drive); // 左侧履带
setMotor(1, drive); // 右侧履带两条履带拿到同一个数,所以坦克会直着前进和后退。转向是下一步的事。
步骤 4:自定义你的坦克
两条履带能一起动之后,有意思的问题是怎么让它们动得不一样:
- 每条履带各由一根摇杆控制
- 把前进与转向合并到一根摇杆上
- 用旋钮限制最高速度
- 加宽死区,让摇杆静止时真的停住
学习路径
这个入门套件通过动手实践,带你走过 MeshMass 的基础概念:
Level 1:力学基础
履带传动机构
- 履带是怎么工作的(闭环、轮子、张紧)
- 差速转向(一条履带前进、一条后退 = 转弯)
- 简单机器:电机里的齿轮减速
Level 2:电子基础
什么是电?
- 电压、电流、电池如何工作
- 正极 (+) 和负极 (−)
直流电机控制
- 极性改变让电机改变方向
- 电压改变让电机改变速度
- 可视化讲解 PWM(脉冲宽度调制)
Level 3:数字逻辑
二进制与字节
- 计算机用通/断(1/0)
- 8 位 = 1 字节 = 256 种可能的值
- 有符号 vs 无符号数(0 到 255,或 −128 到 127)
通信协议
- 发送端 → 通道 → 接收端
- 16 通道 = 每条消息 16 字节
Level 4:3D 打印基础
什么是 3D 打印?
- 一层一层堆叠的增材制造
- 从数字模型到实物
模型在哪里找: MakerWorld、Thingiverse、Printables
Level 5:MeshMass 编程
- 固件配置 — 连接板子,通过浏览器编辑器烧录你的第一个程序
- 电机控制 — 用数字控制电机的方向和速度
- 输入映射 — 把遥控器输入映射到通道
- 混控 — 把多个输入合并起来实现坦克转向
关于这个套件
这是一个入门级套件,配置是最精简的:
- 2 个电机,每条履带一个。
- 没有炮塔 — 只有履带、前进/后退。
- 加装舵机等更多扩展的方向见 继续探索。
物料清单
电子
| 物品 | 数量 |
|---|---|
| RX4M4S 接收器 | 1 |
| TX6A4D 发射器 | 1 |
| USB 烧录棒 | 1 |
| 128×64 OLED 显示屏(SH1.0) | 1 |
| 6V 300 RPM N20 直流电机(PH2.0 接头) | 2 |
电池
| 物品 | 数量 |
|---|---|
| 1S LiPo 电池(用于 TX6A4D) | 1 |
| 2S LiPo 电池(用于 RX4M4S) | 1 |
3D 打印件
本套件所有 3D 打印件的模型文件可在 MakerWorld 下载。
遥控器:
| 零件 | 数量 |
|---|---|
| 底座 | 1 |
迷你坦克:
| 零件 | 数量 |
|---|---|
| 底盘 | 1 |
| 顶角 | 1 |
| 前轮 | 2 |
| 后轮 | 2 |
| 电机盖 | 2 |
| 屏幕支架 | 1 |
| 履带 | 2 |
工具与配件
| 零件 | 数量 |
|---|---|
| 接口分离器 | 1 |
| USB 2S LiPo 充电器(给 2S 电池充电) | 1 |
| USB Type-C 充电线(给 TX6A4D 充电) | 1 |
| 十字螺丝刀 | 1 |
紧固件
| 零件 | 数量 |
|---|---|
| PB2×5 螺丝 | 18 |
| PB2×8 螺丝 | 4 |
继续探索
学生把迷你坦克开起来之后,还可以往这几个方向继续走。
1. 打印一个完整版发射器外壳。 陈东浩(CDHCHAOREN)已经设计了一款完整可打印的 TX6A4D 外壳,发布在 MakerWorld 上。它能替换掉套件里那个朴素的发射器底座,换成一个更精致、手感更好的外壳。
2. 继续改造这台迷你坦克。 在迷你坦克本身上继续做文章 — 用 CAD 设计自己的炮塔、外壳、其它配件,按自己喜欢的配色组合 3D 打印出来。套件只用了接收器 4 个电机插座中的 2 个、4 个舵机插座一个都没用,所以还有充足的空间加装机械臂、夹爪、灯光或其它可动机构。也可以重新给接收器写代码,尝试不同的控制方案 — 这正是第二节课的内容。
3. 用同一套电子搭一台更大或不一样的车。 同样的 TX6A4D 和 RX4M4S 电子可以驱动完全不同(通常更大)的整车 — 工程车(叉车、自卸车、挖掘机)、遥控车与卡车、起重机、机械臂等。接收器支持每台最多 4 个直流电机 + 4 个舵机。
4. 把 MeshMass 移植到乐高科技积木上。 用能匹配科技积木孔位的爱好者电机,把现有的乐高科技积木作品变成无线遥控版本。一台静态的乐高挖掘机或卡车可以变成完全 RC 的版本。
5. 加上 MeshMass 配件。 RX4M4S 在硬件层面支持 WS2812 全彩灯带(车头、转向、尾灯,氛围灯)和 MP3 音频模块(引擎启动声、喇叭、自定义音效)。两者都在接收机自己的程序里打开,代价是让出它们占用的舵机排针 — 详见 RX4M4S 产品页面的「引脚共享与板型配置」。
讨论
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