花30元,DIY了一只超可爱的机器狗!
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目前,项目已全开源!
它有哪些功能(第1章)?软硬件怎么设计(2-3章)?如何校准舵机(4章)?开源资料入口(6章)?下文咱们一一了解~
支持手机遥控
支持表情、每日天气、时间显示
电路大部分使用插件封装,成本低廉且易于新手焊接,适用于教学
本项目不含电池,成本大致为30元,主要费用在于舵机12元,屏幕4.5元,主控4元
支持功能拓展,代码已完全开源,可以根据现有代码逻辑框架,添加更多好玩有趣的功能
当然你也可以完全重构,使用更好性能的主控
在软件上可以添加语音交互,大模型对话等等
在硬件上也可以添加避障,测温,搭载炮台等等
电路由以下部分组成——电源部分、ESP8266主控、外部接口。
①硬件参数
主控:ESP8266,内置WIFI功能,通过AP模式遥控
OLED显示屏:0.96寸,可显示表情、时钟、天气等信息
LDO线性稳压器:AMS1117 ,负责将8.4V和5V电压分别转换成5V和3.3V,为舵机及主控提供电源
舵机:SG-90/MG90,支持180度/360度版本,本文以360度版本为主
供电:14500双节电池组,通过LDO降压稳压器供电
OLED显示屏支持SSD1315,SSD1306驱动,该模块自带屏幕驱动电路,仅需接口接入即可。
电路设计软件:嘉立创EDA
②原理解析
(1)ADC电量检测电路
修改分压器适配 8.4V 到 1V
现在需要适配新的输入电压范围(最大 8.4V)到 ESP8266 的 1.0V ADC 输入。
分压比计算如下:
分压比=1V8.4V=18.4≈0.119分压比=8.4V1V=8.41≈0.119
根据分压公式:
R2R1+R2=0.119R1+R2R2=0.119
假设保持100k ,计算 :
100kR1+100k=0.119R1+100k100k=0.119
R1+100k=100k0.119≈840kR1+100k=0.119100k≈840k
R1≈740kΩR1≈740kΩ
对于 ,输出电压:
Vout=8.4×100k740k+100k=8.4×100840≈1.0VVout=8.4×740k+100k100k=8.4×840100≈1.0V
对于电压较低时(如 4.2V),输出电压为:
Vout=4.2×100k740k+100k=4.2×100840≈0.5VVout=4.2×740k+100k100k=4.2×840100≈0.5V
分压电路成功将8.4V的输入电压,压缩到0-1V范围内
(2)外部接口电路
串口:为方便下载,单独引出了IO0及GND接口作为跳帽插入接口,当插入跳帽时,IO0被拉低,进入下载模式。反之被主控部分电路拉高,进入工作模式。
电池:引出了外部充电拓展接口,VIN与VBAT是开关接口,VIN与GND接口是外部充电模块接口。充电模块选择满电电压大概在8.4V的2串锂电池充电模块。
按键:使用IO2和IO15引脚,IO2按键按下时拉低,空闲时被拉高。但由于IO15必须接下拉电阻,所以这里开关逻辑与IO2相反,按键按下时拉高,空闲时被拉低。
本章节只介绍部分比较重要的关键代码。
开源网址:https://oshwhub.com/course-examples/bot-dog 开发文档:https://wiki.lceda.cn/zh-hans/course-projects/smart-internet/eda-robot/eda-robot-introduce.html
如何通过手机【控制】机器狗?
为了控制机器狗,我写了一个网页,你可以直接使用,也可以参考下方了逻辑,自己写一个,并在此基础上进行拓展。
①控制页面CSS样式表
②控制页面JavaScript代码
③控制页面HTML代码
控制页面的代码是存放在FS文件系统中的,这里主要看AJAX请求函数,这部分的请求与下一小节的页面路由监听代码相对应,我们通过点击页面按钮触发请求。
这里进行了一些简化操作,避免html过长过大导致html加载和响应缓慢,这可能导致esp8266无法正确显示页面。
如何让机器狗【运行起来】?给它注入点赛博灵魂~~
④页面路由监听
这部分的代码较长,是所有WebServer的页面路由监听,与页面中按钮触发的url对应,这里的url务必检查仔细,如果不能对应就无法监听到页面请求是否触发,硬件也无法做出对应的响应。
另外,在/connect下还添加了写入信息到FS文件系统中的功能,只要每次开机执行读取就不需要重复配置网络信息了。
⑤读取FS系统保存的json文件
前面我们讲了在/connect路由监听下,添加了将信息保存的FS文件系统,那么,这里的loadWiFiConfig()方法就是读取FS文件系统的Json文件,并将数据同步到全局变量之中,这样就不需要每次开机进入配置页面配网了,程序会自动加载上次配网保存的信息,极为方便。
⑥运动状态
运动状态代码与前面的路由监听对应,之所以没有把动作函数直接写入路由监听的代码,这是因为会导致页面响应过久,导致页面无法加载或者触发程序死机然后重启。
为了避免这个情况发生,我们通过actionstate变量定义运动状态,然后再loop函数中判断。
这里选择的是switch,而并没有使用if-else,理论上对应顺序较长的数据switch性能略好,看个人喜欢,其实都可以用。
⑦前进运动
⑧ADC电量检测
与小车不同,机器狗不能像小车那样简单控制电机正反转,实现前进后退,这里需要观察四足动物,进行一些仿生模拟,用舵机模拟四足动物前进时的四足变化情况。下一章,我们就讲这个!
如何让机器狗麻溜滴【走起来】且不顺拐?
机器小狗使用360度舵机,其拓展性高,但不像180度舵机那样,可以直接控制旋转角度,所有我们需要进行舵机校准,确保舵机转速,角度均合适。
说明:刷入程序的舵机校准数据并不是通用的,这要根据自己的舵机情况进行调整。
精确校准
接着,请按一下步骤进行精调。
1.将所有脚固定到相同角度。 2.滑到校准页的底部,点击4次‘电机左转90度’。 3.找到转动大于360度或小于360度的脚,进行舵机补偿。
修改程序重新烧录
记录下认为合理的各个电机补偿值,修改程序的补偿定义,重新刷入程序,当然,不重新输入也可以,这个值是立即生效的。
但是为了能快速响应,避免重复刷写降低寿命,所以不会保存到FS文件系统,下次重启也不会被保留。
当然啦!其实更推荐使用180度版本,因为其自带限位器,为了便于大家DIY,原工程中,已开源了180度舵机的版本。可前往原工程查看!
开源网址:https://oshwhub.com/course-examples/bot-dog
开发文档:https://wiki.lceda.cn/zh-hans/course-projects/smart-internet/eda-robot/eda-robot-introduce.html
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