行空板K10是一款专为快速体验物联网和学习人工智能而设计的开发学习板，100%采用国产芯片，知识产权自主可控，符合信息科技课程中编程学习、物联网及人工智能等教学需求。该板集成2.8寸LCD彩屏、WiFi蓝牙、摄像头、麦克风、扬声器、RGB指示灯、多种传感器及丰富的扩展接口。凭借高度集成的板载资源，教学过程中无需额外连接其他设备，便可轻松实现传感器控制、物联网应用以及人脸识别、语音识别、语音合成等AI人工智能项目。
主要特点 集成摄像头&内置算法，可进行离线图像检测 集成麦克风&内置算法，可进行离线语音识别 集成扬声器&内置算法，可进行离线语音合成 2.8寸彩色屏幕，数据展示更清晰 集成度高，利于教学 接口丰富，兼容软件多，扩展性好
三驱全向福来轮小车使用的特色底板、TT马达、锂电池、全向福来轮与扩展板
知识点：三驱福来轮（三轮全向轮）控制原理 一、福来轮（全向 Omni 轮）基础结构与力学特性 福来轮vs麦克纳姆轮对比
二、三轮标准布局（核心硬件前提） 三个福来轮在圆形底盘上均匀正三角分布，两两夹角严格 120°，每个轮子主轴指向底盘几何中心：
三轮120°布局坐标系 1 号轮（前轮）：安装角 90°，主轴沿车身 Y 轴正方向； 2 号轮（左后）：安装角 210°； 3 号轮（右后）：安装角 330°； 每个轮子独立配 1 个直流减速电机 + 驱动芯片，三路 PWM 独立调速、正反转控制。 关键：三个轮子缺一不可，两轮福来轮无法实现全向平移 / 原地自转。
三、底层力学运动原理（矢量叠加核心） 单个福来轮仅能沿自身主轴方向产生推力，垂直主轴方向可自由滑动，无阻力； 三个轮子的推力矢量在 XY 平面叠加，合成车身X 横向、Y 纵向平移速度 + 绕中心旋转角速度； 通过修改三个电机的转速大小、旋转方向（正负速度），改变三个推力矢量，就能合成平面内任意运动：直行、横移、斜走、原地零半径旋转。 运动学速度换算公式（主控代码核心计算） 设车身目标运动： Vx：车身左右横向速度（右为正） Vy：车身前后纵向速度（前为正） ω：车身原地旋转角速度（顺时针为正） R：底盘中心到任意轮子的距离 三个轮子目标线速度： plaintext V1 = Vy + R·ω V2 = -0.5·Vy – 0.866·Vx + R·ω V3 = -0.5·Vy + 0.866·Vx + R·ω 计算结果正负号 = 电机转向；数值绝对值 = PWM 调速占空比； 主控收到前进 / 横移 / 转圈指令后，先算出 Vx、Vy、ω，再代入公式算出三路电机转速输出。
四、6 种标准运动电机控制逻辑（对应语音遥控场景）
五、电子控制完整流程（行空板 / ESP32 语音小车适配）
六、三轮福来轮 vs 四轮麦克纳姆轮优缺点对比
七、典型应用场景 创客教育语音遥控小车（你当前行空板语音项目）； 小型桌面巡检机器人、绘图机器人； 狭小空间转运轻型物料 AGV； 云台小型全向移动底座。
八、三轮驱动与四轮驱动全向福来轮配置图
【花雕动手做】行空板 K10 系列实验之TT 马达三驱动全向福来轮语音识别控制小车
实验开源代码
// 引入离线语音识别库asr.h，实现语音唤醒、拼音口令识别、持续收音监听
#include "asr.h"
// 行空板K10底层驱动库，负责LCD屏幕初始化、画布文字绘制、主板硬件初始化
#include "unihiker_k10.h"
// Microbit三路电机驱动库，适配三轮福来全向轮底盘，独立控制M1/M2/M3三路电机调速换向
#include <Microbit_Motor.h>
// =====================硬件对象实例化=====================
UNIHIKER_K10 k10; // 行空板主控对象，统一管理屏幕、系统通信总线
ASR asr; // 离线语音识别模块实例，处理麦克风收音与人声解析
uint8_t screen_dir=2; // 屏幕旋转参数：数值2代表屏幕倒置显示
Microbit_Motor motorbit; // 三路电机驱动实例，对应三轮福来轮底盘：M1、M2、M3三个独立电机
//=====================================================================
// setup() 上电初始化函数，设备开机/重启仅执行1次
// 功能：初始化主板、语音模块、屏幕，批量注册7条三轮福来轮小车语音控制口令
//=====================================================================
void setup() {
// 初始化行空板全部底层硬件：串口、I2C总线、LCD屏幕、外设IO资源
k10.begin();
// 初始化离线语音识别模块三大核心参数
// CONTINUOUS：持续收音模式，麦克风不间断监听环境人声
// CN_MODE：中文识别模式，仅识别中文拼音口令
// 12000：收音灵敏度阈值，数值越大抗环境噪音、误唤醒能力越强
asr.asrInit(CONTINUOUS, CN_MODE, 12000);
// 阻塞循环等待语音模块加载语音模型完成
// _asrState == 0 代表语音模块未就绪，每100ms循环检测一次状态，防止未初始化调用报错
while(asr._asrState == 0){delay(100);}
// 根据预设screen_dir参数初始化LCD显示屏
k10.initScreen(screen_dir);
// 创建屏幕绘图画布缓冲区，所有文字先写入画布缓存，统一刷新到实体屏幕
k10.creatCanvas();
// 批量注册7条离线语音小车控制指令（拼音匹配识别）
asr.addASRCommand(0+1, "qian jin"); // ID=1 语音口令：前进
asr.addASRCommand(1+1, "ting che"); // ID=2 语音口令：停车
asr.addASRCommand(2+1, "hou tui"); // ID=3 语音口令：后退
asr.addASRCommand(3+1, "you heng"); // ID=4 语音口令：右横移
asr.addASRCommand(4+1, "zuo heng"); // ID=5 语音口令：左横移
asr.addASRCommand(5+1, "shun zhuan"); // ID=6 语音口令：顺时针原地转圈
asr.addASRCommand(6+1, "ni zhuan"); // ID=7 语音口令：逆时针原地转圈
}
//=====================================================================
// loop() 主循环函数，初始化完成后无限循环运行
// 功能：实时检测语音唤醒、识别语音口令，调用三路电机库控制三轮福来全向小车，同步屏幕状态大字
//=====================================================================
void loop() {
// 语音唤醒判断：检测麦克风是否识别到固定唤醒词【你好小新】
if (asr.isWakeUp()) {
// 唤醒成功：画布第6行输出红色提示文字
k10.canvas->canvasText("已唤醒行空板小车…….", 6, 0xFF0000);
// 将画布缓存内容刷新输出到LCD实体屏幕
k10.canvas->updateCanvas();
}
else {
// 未唤醒待机状态：第4行输出蓝色文字，提示用户唤醒关键词
k10.canvas->canvasText("唤醒词为“你好小新”", 4, 0x0000FF);
k10.canvas->updateCanvas();
}
// ==========语音指令1：qian jin 小车直线前进（三轮福来轮）==========
if (asr.isDetectCmdID(0+1)) {
// motorRun(电机通道, 转向, 速度)
// M2电机顺时针CW、M3电机逆时针CCW，M1不启动；三轮推力矢量合成纯向前合力
motorbit.motorRun(M2, CW, 200);
motorbit.motorRun(M3, CCW, 200);
// 全屏居中24号黑色大字显示小车运行状态
// 参数：X坐标、Y坐标、文字颜色、中英文字体、字号、自动换行开关
k10.canvas->canvasText("K10 小车前进", 0, 180, 0x000000, k10.canvas->eCNAndENFont24, 50, true);
k10.canvas->updateCanvas();
}
// ==========语音指令2：ting che 小车全部刹车停止==========
if (asr.isDetectCmdID(1+1)) {
// motorStop(ALL)：一次性切断M1/M2/M3三路电机输出，电机断电锁死，小车立刻静止
motorbit.motorStop(ALL);
k10.canvas->canvasText("K10 小车停止", 0, 180, 0x000000, k10.canvas->eCNAndENFont24, 50, true);
k10.canvas->updateCanvas();
}
// ==========语音指令3：hou tui 小车直线后退==========
if (asr.isDetectCmdID(2+1)) {
// M2逆时针CCW、M3顺时针CW，与前进转向完全反向，矢量合成纯向后推力
motorbit.motorRun(M2, CCW, 200);
motorbit.motorRun(M3, CW, 200);
k10.canvas->canvasText("K10 小车后退", 0, 180, 0x000000, k10.canvas->eCNAndENFont24, 50, true);
k10.canvas->updateCanvas();
}
// ==========语音指令4：you heng 小车整体向右横向平移==========
if (asr.isDetectCmdID(3+1)) {
// M1逆时针、M2顺时针、M3逆时针，三轮推力抵消纵向分力，合成向右横向合力
motorbit.motorRun(M1, CCW, 200);
motorbit.motorRun(M2, CW, 200);
motorbit.motorRun(M3, CCW, 200);
k10.canvas->canvasText("K10 小车右横", 0, 180, 0x000000, k10.canvas->eCNAndENFont24, 50, true);
k10.canvas->updateCanvas();
}
// ==========语音指令5：zuo heng 小车整体向左横向平移==========
if (asr.isDetectCmdID(4+1)) {
// M1顺时针、M2逆时针、M3顺时针，三轮推力抵消纵向分力，合成向左横向合力
motorbit.motorRun(M1, CW, 200);
motorbit.motorRun(M2, CCW, 200);
motorbit.motorRun(M3, CW, 200);
k10.canvas->canvasText("K10小车左横", 0, 180, 0x000000, k10.canvas->eCNAndENFont24, 50, true);
k10.canvas->updateCanvas();
}
// ==========语音指令6：shun zhuan 小车原地顺时针转圈==========
if (asr.isDetectCmdID(5+1)) {
// M1/M2/M3全部逆时针CCW同步转动，三轮推力形成环绕底盘中心的旋转力偶，无平移分量
motorbit.motorRun(M1, CCW, 200);
motorbit.motorRun(M2, CCW, 200);
motorbit.motorRun(M3, CCW, 200);
k10.canvas->canvasText("K10小车顺时针转圈", 0, 180, 0x000000, k10.canvas->eCNAndENFont24, 50, true);
k10.canvas->updateCanvas();
}
// ==========语音指令7：ni zhuan 小车原地逆时针转圈==========
if (asr.isDetectCmdID(6+1)) {
// M1/M2/M3全部顺时针CW同步转动，反向旋转力偶，车身原地逆时针自转
motorbit.motorRun(M1, CW, 200);
motorbit.motorRun(M2, CW, 200);
motorbit.motorRun(M3, CW, 200);
k10.canvas->canvasText("K10小车逆时针转圈", 0, 180, 0x000000, k10.canvas->eCNAndENFont24, 50, true);
k10.canvas->updateCanvas();
}
// 清空画布第6行及下方所有文字，清除上一轮运动状态文字，防止新旧文字重叠产生残影
k10.canvas->canvasClear(6);
}
代码解读
一、项目整体功能 本程序硬件搭配：行空板 K10 + 离线 ASR 语音识别模块 + Microbit 三路电机驱动 + 三轮福来全向轮底盘，实现语音全向小车控制。 固定唤醒口令：你好小新； 共 7 组语音动作指令：前进、停车、后退、右横移、左横移、顺时针原地转圈、逆时针原地转圈； 依靠福来轮 90° 被动辊子矢量推力叠加，实现直行、左右横移、双向零半径自转； LCD 屏幕使用 24 号大号字体实时显示车辆当前运动状态，三路电机统一速度 200（调速范围 0~255）。
二、头文件与硬件对象解析
#include "asr.h"
#include "unihiker_k10.h"
#include <Microbit_Motor.h>
asr.h：离线语音识别库，提供持续收音、唤醒检测、自定义拼音指令识别； unihiker_k10.h：行空板底层驱动，管理 LCD 屏幕、画布文字、主板硬件初始化； Microbit_Motor.h：三路电机专用驱动库，独立控制 M1/M2/M3 电机，适配三轮福来轮底盘。
UNIHIKER_K10 k10;
ASR asr;
uint8_t screen_dir=2;
Microbit_Motor motorbit;
k10：行空板主控实例，负责屏幕显示、系统总线初始化； asr：语音识别实例，处理麦克风收音与人声解析； screen_dir=2：设置屏幕倒置显示； motorbit：三路电机驱动对象，对应三轮福来轮三个独立驱动电机 M1、M2、M3。
三、setup () 上电初始化（仅开机运行 1 次）
k10.begin();
初始化行空板全部底层硬件、I2C / 串口总线、屏幕外设资源。
asr.asrInit(CONTINUOUS, CN_MODE, 12000);
while(asr._asrState == 0){delay(100);}
语音模块初始化配置： CONTINUOUS：持续收音模式，麦克风实时监听环境人声； CN_MODE：中文识别模式，仅识别中文拼音口令； 12000：收音灵敏度，数值越大抗噪音、防误唤醒能力越强； 循环阻塞等待语音模块加载语音模型，硬件就绪后才执行后续代码。
k10.initScreen(screen_dir);
k10.creatCanvas();
按照倒置参数点亮 LCD 屏幕，创建绘图缓存画布，所有文字先存入缓存，再统一刷新到屏幕，避免频繁刷屏闪烁。
asr.addASRCommand(0+1, "qian jin"); // ID1 前进
asr.addASRCommand(1+1, "ting che"); // ID2 停车
asr.addASRCommand(2+1, "hou tui"); // ID3 后退
asr.addASRCommand(3+1, "you heng"); // ID4 右横移
asr.addASRCommand(4+1, "zuo heng"); // ID5 左横移
asr.addASRCommand(5+1, "shun zhuan"); // ID6 顺时针转圈
asr.addASRCommand(6+1, "ni zhuan"); // ID7 逆时针转圈
批量注册 7 条离线语音拼音口令，离线语音模块仅能识别提前录入的指令，无法识别未注册词语。
四、loop () 无限主循环，实时监听语音指令
motorbit.motorRun(M2, CW, 200);
motorbit.motorRun(M3, CCW, 200);
M1 前轮停机，M2、M3 后轮反向转动，两轮推力矢量叠加，横向分力抵消，合力纯向前，车身直线直行。 ② ting che 停车
motorbit.motorStop(ALL);
M1/M2/M3 三路电机全部停止输出，三轮无驱动力，小车立刻静止锁死。 ③ hou tui 后退
motorbit.motorRun(M2, CCW, 200);
motorbit.motorRun(M3, CW, 200);
M2、M3 转向与前进完全反向，矢量合成纯向后推力，车身直线倒退。 ④ you heng 右横移
motorbit.motorRun(M1, CCW, 200);
motorbit.motorRun(M2, CW, 200);
motorbit.motorRun(M3, CCW, 200);
三轮配合转动，前后纵向推力相互抵消，仅保留向右横向合力，车身整体向右平移。 ⑤ zuo heng 左横移
motorbit.motorRun(M1, CW, 200);
motorbit.motorRun(M2, CCW, 200);
motorbit.motorRun(M3, CW, 200);
三轮推力抵消纵向分力，横向合力向左，车身整体向左平移。 ⑥ shun zhuan 顺时针原地转圈
motorbit.motorRun(M1, CCW, 200);
motorbit.motorRun(M2, CCW, 200);
motorbit.motorRun(M3, CCW, 200);
三轮全部同步逆时针转动，推力形成环绕底盘中心的旋转力偶，无平移分量，原地持续顺时针自转。 ⑦ ni zhuan 逆时针原地转圈
motorbit.motorRun(M1, CW, 200);
motorbit.motorRun(M2, CW, 200);
motorbit.motorRun(M3, CW, 200);
三轮全部同步顺时针转动，反向旋转力偶，车身原地逆时针持续自转。 4. 屏幕清理语句
k10.canvas->canvasClear(6);
清空画布第 6 行及下方所有文字，清除上一轮运动状态文字，防止新旧文字重叠产生残影。
五、7 种运动模式电机配置对照表
六、完整设备运行流程 设备上电，初始化行空板硬件、语音模块，循环等待语音芯片加载语音模型； 初始化倒置 LCD 屏幕、创建绘图画布，录入 7 条小车语音控制拼音指令； 麦克风不间断持续监听唤醒词「你好小新」； 说出唤醒词解锁语音控制权限，屏幕红色文字提示已唤醒； 说出对应语音口令，三路电机按照三轮福来轮矢量差速逻辑运转，屏幕同步大字显示当前运动状态； 循环末尾自动清空屏幕下方文字，持续等待下一条语音指令。
Mind+图形编程
实验场景图与视频记录
【【花雕动手做】行空板 K10 系列实验之TT 马达三驱动全向福来轮语音识别控制小车#自制小车 #人工智能机器人 #语音识别 #厉害了我的车】
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行空板 K10 之TT马达三驱全向轮语音小车
