作者：Felix Lin
在【linkIt 7697加上Robot Shield來改造遙控車】文章中，使用既有的遙控車外殼來改造內部的控制核心，實際做出了一台IoT遙控車。這次我們要來從頭打造MR-1輪型機器人，沒錯！就是從無到有做出MR-1輪型機器人來！話不多說，咱們開始囉！
開始前準備工具與材料
巧婦難為無米之炊，既然身為一個Maker，要執行project實作之前得先要把所需要的工具準備起來，而這回實作我們總共需要以下零組件與工具：
- MR-1 3D列印車架
- LinkIt 7697物聯網開發板
- Robot Shield擴充板
- HC-SR04超音波模組
- TT減速馬達（兩個）
- 橡膠輪胎（兩個）
- 白色高亮度LED（兩顆）
- 紅色高亮度LED（兩顆）
- 母-母杜邦線（12條）
- 熱熔膠槍：Maker神器，方便快速固定零組件
- 電烙鐵：焊接減速馬達的引接線用
3D列印MR-1車架
MR-1最大特色在於它是一體式的車架，車體穩固性與剛性較高。許多Maker或是低年齡層的同學，可能都有過一些慘痛經驗，好比，辛苦組裝完成的車體，因為一時疏忽不小心從桌上掉落，造成車體的損傷。但一體式的車架可降低當車架不小心摔落時，造成的損害，也省去組裝多個機構件的困擾，同時擁有可愛的外型，在擴充電子零件與模組方面也是相當容易。
MR-1是一個開放原始碼的車架，由一位任職於澳洲的國小教師（註）Tim Clark老師所設計。此模型設計的授權方式為創用CC（Creative Common）姓名標示授權，MR-1車架的3D物件檔（.stl）可從Thingiverse自由取得，進行列印、輸出甚至修改使用。
註
正在列印中的MR-1車架
這邊直接取得檔案後，使用3D列印機做輸出。各個不同型號的3D列印機都會有不一樣的參數設定，這邊列印機使用的是台灣品牌INFINITY X1列印機，同時主要列印參數給各位做參考：
- 層高（Layer Thickness）：0.24
- 外圈（Loops）：3圈
- 填充（Infill）：16.7％
- 支撐（Support）：開啟（Coarse）
- 列印速度：35mm／s
使用以上參數列印輸出耗時約10小時，完成後將多餘的支撐部分拆除，就得到了我們的要使用的MR-1車架了！
MR-1車架
組裝流程步驟
當所有材料都已備妥，就可以開始按照以下內容Step by Step進行組裝了。
所需材料一覽
STEP 1：焊接減速馬達引接線
在Robot Shield擴充板隨盒有附上兩條2pin JST2.5mm母端的接線頭，這連接器跟Robot Shield上直流馬達控制輸出連接器是相匹配的。雖然直流馬達是沒有極性之分，只有正逆轉的差異，這裡還是建議照著以下圖示焊接（注意擺放位置），不然後面的程式部分的PIN腳定義就要跟著修改了，否則動作可是會出錯的！
減速馬達的焊接引線
STEP2: 安裝減速馬達
前面一步把減速馬達的驅動銅片引線出來了，接著就是要把兩顆減速馬達安裝到車架上。由於車架上沒有卡榫可以固定減速馬達。因此，在安裝時預先使用熱熔膠沾黏在車架內部，減速馬達中間有凸起那側朝向車架內部，將減速馬達與車架黏牢。左右側馬達作法皆相同，黏著後等待一段時間使其固定。
將車架上塗上熱熔膠以固定減速馬達
STEP3: 安裝前後車燈
前車燈可以選用高亮度的白色或黃色LED，為放便接線時使用杜邦線引接，同時可以使用熱熔膠固定。左前LED的正端接到PIN2，負端接地。右前LED的正端接到PIN3，負端接地。由於LinkIt7697微控制器的GPIO本身推動的電流就不大，因此不需要串接電組也不容易讓LED燒毀。統整LED接線表格如下：
後車燈則選用與前車燈不同的LED顏色即可。一樣使用杜邦線連接並用熱溶膠加以固定。左後LED的正端接到PIN4，負端接地。右後LED的正端街到PIN5，負端接地。
固定前後車燈
STEP4: 安裝超音波測距模組與開發板
為了紮實固定超音波模組，車架的兩個圓形開孔，在設計上通常都會比較緊密一些，3D列印時又因為有開啟支撐，在拔除後可能圓形已經有些失真，如果因此在安裝上比較不便利，可以先行用銼刀修飾圓孔在做安裝。超音波模組共有4隻引腳，接線位置如下表所示：
LinkIt 7697開發板與Robot Shield的位置於車架正上方，下方開孔剛好可以容納兩顆超級電容。
STEP 5：安裝減速馬達與輪胎
接著安裝兩顆減速馬達，減速馬達中間有凸起那側朝向車架內部。由於車架上沒有卡榫可以固定減速馬達，因此在安裝時使用熱熔膠將減速馬達與車架黏牢。等待熱熔膠冷卻固定後再分別安裝左右側輪胎。線路連接部分，右輪接到Robot Shield的Motor A，左輪連接到Robot Shield的Motor B。
STEP 6：檢查各組件線路，完成！
最後一步就是檢查前面各個零組件線路是否確實有連接至擴充板上，以及把線路整理固定好，MR-1的硬體組裝即完成了！
組裝完成的MR-1
LinkIt Remote Control
LinkIt Remote（以下簡稱LRemote）是聯發科團隊在去（2017）年9月新增的一個功能，可以直接在Arduino的程式裡面就直接撰寫好行動裝置端的UI（User Interface，使用者介面）。只要到Google Play（Android系統）或是APP Store（iOS）直接下載LinkIt remote程式，完全不需要再寫手機或是平板的APP，就可以做到遙控的功能，可以說是非常的方便實用，也能省去相當多製作APP的麻煩。可以檢查一下Arduino IDE開發板管理員當中的LinkIt 7697支援，只要是0.9.5以後的版本，就有支援LRemote的功能！（建議可直接更新到目前最新版本）。
從Arduino IDE檢查開發板管理員LinkIt7697支援版本
目前LRemote所支援的物件有五個：
- LRemoteLabel：文字標籤，V0.10.9版本以後，可以使用updateText()方法來動態更新顯示文字。
- LRemoteButton：按鈕，手離開後即自復歸的按鈕。
- LRemoteCircleButton：圓形按鈕。同上，不過是將外形改為圓形。
- LRemoteSlider：滑動桿，可以指定範圍的線性數列軸，用以選取一個數值。
- LRemoteSwitch：ON/OFF開關，按下即轉態。
UI規劃
為了讓接下來UI規劃順利，我們先建立一個3×5的表格當作是手機上面APP要呈現的畫面。以左上角為原點（0,0），將所需要用到的按鈕、開關、文字與滑動桿物件等規畫上去要擺放的位置。每個物件都有位置（pos）與大小（size）屬性，依照這些屬性調整表格，就可以約略看出手機連線後的介面。
程式碼解析
這次的專案同樣也是Open Source，所有程式碼都可以從GitHub上取得。關於Robot Shield的馬達控制原理，也可以參照前一篇【利用LinkIt 7697和Robot Shield來改造遙控車】文章，這邊就不再贅述了。
- 行號#4~#13：定義各零件接線的腳位，如果前面接線有改過，這邊也需要跟著調整。
- 行號#17：這定義了BLE裝置的名稱，再多個機器人的環境下一定要修改，免得大家的名稱都相同，連到誰家的機器人都不知道了。
- 行號#20~#30：宣告LRemote UI上各類型物件
- 行號#38~#140：LinkIt 7697初始化程式段，前面幾行設定會用到各個IO腳為輸出模式。中間為LRemote各位物件的顯示名稱、位置、大小、顏色等設定，只要照著前面規劃好的表格內容去設定即可。最後記得呼叫LRemote.begin()來啟動這項功能。
- 行號#142~#195：實作了輪型機器人控制的相關函式，包含forward()、backward()、turn_right()、turn_left()與控制LED的front_light()、rear_light()等。
- 行號#197~#323：主程式段，其中#213的LRemote.process()會將手機端接收到的事件傳遞到各物件，必須定期呼叫，其餘主要都是處理各LRemote物件的各種事件處理。
透過手機連線到MR-1的控制介面
結語
使用LinkIt 7697加上Robot Shield所打造的MR-1輪型機器人，不僅是外型小巧可愛，組裝上也是相當便利省工。加上LinkIt 7697強大的物聯網，不論是讓其避障、自動行走，或是使用行動裝置透過藍芽BLE的遙控，都可以輕鬆完成。除此之外，MR-1在教育中可以使用BlocklyDuino編程自走車動作，而在物聯網的應用上，還可以連上雲端的MCS做進階的應用！
（本文同步發表於亞堤教育Attic Education，文章連結；責任編輯：廖庭儀。）
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