Scratch编程如何控制无人机实现创意飞行？

99ANYc3cd6 无人机 2025-11-29 15

太棒了！用 Scratch 来编程无人机是一个非常有趣且富有创造性的想法，这不仅能让你学习编程逻辑，还能亲手控制现实世界的物体,成就感十足。

（图片来源网络，侵删）

下面我将为你详细拆解如何实现“Scratch 编程无人机”，包括核心原理、准备工作、具体步骤和项目案例。

核心原理：Scratch 如何与无人机通信？

Scratch 本身是一个图形化编程环境，它不能直接通过 Wi-Fi 或蓝牙控制无人机，我们需要一个“中间人”或“翻译官”。

这个“翻译官”通常是一个微控制器，最常见的就是 ESP32 开发板,整个工作流程如下：

你在 Scratch 中编写程序：当按下“上箭头”键时,让无人机向上飞。
Scratch 将指令发送出去：通过你的电脑或局域网，将“向上飞”这个指令打包成数据（通常是网络数据包）。
ESP32 接收指令：ESP32 开发板连接到同一个 Wi-Fi 网络，像一个“网络服务器”一样，监听并接收来自 Scratch 的数据。
ESP32 翻译并执行指令：ESP32 接收到指令后，会根据预设的协议，将其翻译成无人机遥控器（遥控器）能识别的信号（通常是红外信号 IR 或串口信号 Serial）。
无人机接收信号并行动：无人机的接收器（遥控器）接收到 ESP32 发来的信号，控制电机做出相应的动作（上升、下降、旋转等）。

准备工作：你需要什么硬件和软件？

硬件部分：

无人机：
（图片来源网络，侵删）
- 首选：支持红外遥控的玩具无人机，这种无人机通常使用红外信号控制，像电视遥控器一样，这是最简单的方案，因为 ESP32 可以轻松模拟红外信号。
- 备选：支持串口通信的无人机，一些更高级的玩具无人机或 DIY 套件（如 Holybro 的 CADDX Turtle V2）会通过串口接收指令，这需要更复杂的硬件连接,但信号更稳定。
主控板：ESP32 开发板：
- 这是整个项目的核心，ESP32 便宜、功能强大，自带 Wi-Fi 和蓝牙，并且可以轻松编程来模拟红外信号，推荐使用 ESP32 DevKitC V4 这类常见的开发板。
红外发射管：

如果你的无人机是红外遥控的，你需要一个红外发射管，很多 ESP32 开发板已经集成了红外发射二极管，如果没有，你需要单独购买一个，并连接到 ESP32 的指定引脚。
连接线：
（图片来源网络，侵删）

杜邦线若干，用于连接红外发射管（如果需要）。

软件部分：

Scratch 3.0：
- 可以是 Scratch 3.0 离线版 或 在线版，为了与硬件通信，我们通常会使用一个特殊的 Scratch 扩展。
Scratch Link (关键！)：
- 这是连接 Scratch 和硬件的桥梁，Scratch Link 是一个在你的电脑上运行的小程序，它会监听来自 Scratch 程序的网络请求，并通过蓝牙或 Wi-Fi 将这些请求转发给连接的设备（如 ESP32）。
- 下载地址：https://scratch.mit.edu/scratch-link
- 注意：Scratch Link 主要支持蓝牙，但我们可以通过一些技巧（见下文）让它与 Wi-Fi 上的 ESP32 通信。
Arduino IDE：

用于给 ESP32 编写和上传代码，你需要先安装 Arduino IDE，并添加 ESP32 的开发板支持。
无人机遥控器：
- 一个好的“信号源”，你需要先用手动遥控器“学习”并“录制”下无人机的各种动作指令（如上升、下降、左飞、右飞、旋转等），然后将这些录制的信号数据存入 ESP32 的代码中。

详细步骤：从零开始搭建

第 1 步：为 ESP32 “学习”无人机指令

这是最关键的一步，目的是让 ESP32 知道“上升”这个动作对应怎样的红外信号数据。

准备硬件：
- 将红外接收头连接到 Arduino 上（VCC, GND, DATA）。
- 将无人机遥控器和红外接收头都对准,确保它们之间没有障碍物。
使用 Arduino 库录制信号：
- 在 Arduino IDE 中，安装 IRremoteESP8266 库（它也支持 ESP32）。
- 打开 IRrecvDumpV2 示例程序（在库的示例中可以找到）。
- 上传代码到 ESP32。
- 打开 Arduino IDE 的 串口监视器（波特率设置为 115200）。
- 按下遥控器上的“上升”按钮，串口监视器会打印出一长串数据（类似 Protocol NEC Address: 0x10 Command: 0xE01F Bits: 32）。
- 记录下所有你需要的指令（上升、下降、左、右、前、后、起飞、降落等）的 Address 和 Command 值。

第 2 步：编写 ESP32 发射代码

你将使用上一步记录的数据，编写一个能让 ESP32 发射红外信号的代码。

创建一个新的 Arduino 程序。
引入 IRremoteESP8266.h 库。
定义红外发射引脚（#define IR_LED 4）。
创建一个 IRsend 对象。
在 setup() 函数中，初始化串口，用于接收来自 Scratch 的指令。
在 loop() 函数中，使用 if (Serial.available()) 来检查是否有数据从串口传来。
根据收到的不同字符（'U' 代表 Up, 'D' 代表 Down），调用 irsend.sendNEC() 函数，并传入你之前记录的 Address 和 Command。

示例代码框架：

#include <Arduino.h>
#include <IRremoteESP8266.h>
#include <IRsend.h>
#define IR_LED 4  // 定义红外发射引脚
IRsend irsend(IR_LED); // 创建 IRsend 对象
void setup() {
  Serial.begin(115200); // 初始化串口，与电脑通信
  Serial.println("ESP32 IR Transmitter Ready!");
}
void loop() {
  if (Serial.available() > 0) { // 检查是否有数据传入
    char command = Serial.read(); // 读取一个字符
    // 根据不同指令发送不同的红外信号
    switch (command) {
      case 'U': // Up
        Serial.println("Sending UP signal...");
        irsend.sendNEC(0x10E01F, 32); // 替换为你录制的地址和命令
        break;
      case 'D': // Down
        Serial.println("Sending DOWN signal...");
        irsend.sendNEC(0x10D02F, 32);
        break;
      case 'L': // Left
        Serial.println("Sending LEFT signal...");
        irsend.sendNEC(0x10C03F, 32);
        break;
      case 'R': // Right
        Serial.println("Sending RIGHT signal...");
        irsend.sendNEC(0x10B04F, 32);
        break;
      case 'T': // Takeoff
        Serial.println("Sending TAKEOFF signal...");
        irsend.sendNEC(0x10A05F, 32);
        break;
      case 'L': // Land
        Serial.println("Sending LAND signal...");
        irsend.sendNEC(0x10906F, 32);
        break;
      default:
        Serial.print("Unknown command: ");
        Serial.println(command);
        break;
    }
  }
}

将这段代码上传到你的 ESP32。

第 3 步：配置 Scratch 和 Scratch Link

这是连接虚拟世界和现实世界的桥梁。

启动 ESP32 的 TCP 服务器：
- 上述代码只监听串口，为了让 Scratch 能找到它，我们需要在代码中加入一个简单的 TCP 服务器功能，这会让事情变得复杂一些,有现成的库可以帮助你实现。
- 一个更简单的方法是使用 Blynk 或 MQTT 等物联网平台,但这超出了基础教程的范围。
- 简化方案：直接使用 USB 串口通信，如果你将 ESP32 通过 USB 连接到电脑，Scratch 可以通过一个名为 Serial 的扩展直接向串口发送字符，这是最直接、最稳定的方式,但缺点是线缆限制了无人机的活动范围。
安装 Serial 扩展：

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