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基于ESP32制造步行机械人支持收集图像传输_电机_电池

南宫静远 2024-10-19 19:03:21 0

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小编

基于ESP32制造步行机械人支持收集图像传输_电机_电池 智能

MAKER: 陳亮

Strider 是 Wade Vagle 开拓的机器步辇儿机器人。
它是基于 ESP32 摄像头和 3D 打印机身的且移动速率灵巧便捷的爬行类的机器人。
它经由的多次的迭代,不断优化移动的速率。

演示视频:

在构建此台机器人前,我还考试测验搭建过其他机器人 Lego Trotbot。

末了,在 Wade Vagle 的建议下,我搭建了 Strider,大家可以参考一下链接,理解更多关于机器设计和 Strider 的信息。

https://www.diywalkers.com/walker-abcs.htmlhttps://www.diywalkers.com/strider-link age-plans.html

这里有一组我自己搭建的 Strandbeest 与 Strider 的比拟。

几年前我组装的 Strandbeest 只能在非常平坦的表面上行走,乃至不能穿过垫子,但比较之下,尺寸要小一些的 Strider 可以很好地穿过相同的垫子,足以解释 Strider 有更好的行走能力。

组件清单

ESP32-CAM-MB × 1 LiFePO4 14500 电池带充电器 × 1 N20 3V 200RPM 电机 × 1 DRV8833 2 通道直流电机驱动器模块板 × 1 8 针脚排针母头 × 2 6702ZZ 轴承 × 8 6 mm M2 平头螺丝 × 100 155mm 长 2mm 直径的杆 × 2 15mm 长 2mm 直径的杆 × 6

组件解释

电池的选用 Strider 选用带有两个 14500(AA 尺寸)的电池插槽。

电压哀求 ESP32-CAM 须要 3.3V 的电源,板载稳压器 (AMS1117) 接管最大电压为 15V。
N20 电机可接管 3-12V 供电,但更高的电压可以运行更快。
DRV8833 电机驱动器可接管 2.7-10.8 V。
在电池安全方面,最好采取 LiFePO4 电池,如果你选择锂电池,记得选择内置保护板或在里面嵌入一个保护电池的电路。

电机 Strider 采取 2 个微型 N20 齿轮电机。
有三种齿轮电机可供选择。

我测试了 3V 100RPM、200 RPM 和 500RPM 的三个比率。
3V 500RPM 跑的很快,但是行走的平稳性稍差一些,因此我建议利用 3V 200 RPM。
事情电压与转速成线性比例,3V 100RPM 就即是 6V 200RPM。

轴承 Strider 是从电机带动腿部旋转运动,由于旋转不能直接由直线轴驱动,以是我利用了一些薄壁球轴承来建立一个稳定的曲轴来旋转运动。
末了采取八个 6702ZZ 轴承,内部直径为 15mm,外部直径为 21mm,宽度为 4mm。

螺丝 螺丝在 Strider 的项目中很主要,它要将腿枢纽关头、身体部位、电池座和电子元件等主要部门连接起来。
为了方便,所有连接的部分都设计利用相同的螺钉,尺寸为 6mm 长的 M2 平头螺钉。
Strider 机器人须要 72 个来组装。
但也可以组装更多的元件,100个是最合理的数量。

杆的选用 须要两根 155mm 和六根 15mm 长,直径为 2mm 的杆,如果没有现货,你可以自己切割。

3D 打印零件

在 thingiverse 下载须要 3D 打印的所有部件:

https://www.thingiverse.com/thing:4917588

把稳: 1、在文件后带有 x2 表示打印 2 份,x12 表示打印 12 份。
2、3D 打印组件打孔,如图所示利用 2.1mm 的钻头可以修补打印的孔,以便更好的利用。

组装部件

螺丝

利用四颗螺丝将 core1、core2a 和 core2b 组合在一起。

安装电机 两个电机要并排安装,把稳避免电机末端打仗不良。

电机轴和车身组装

1、将轴承放入内部。
2、将 轴3 安装至轴承。
3、重复此步骤,准备好2份。

安装电机轴

将 D 形电机轴与轴 3 对齐并将其安装到位。

安装盖子

1、利用八颗螺丝将盖子 1 和盖子 2 固定到主体上。
2、安装 155mm 杆 3、将杆穿过主体上的孔。

腿部的组装

1、用一颗螺丝将腿 2、腿 3 和腿 1 连接在一起。
2、用一颗螺丝将腿 3 和腿 4 连接在一起。
3、重复此步骤制作第二条腿。
4、镜像安装第二条腿到右侧。
5、用一颗螺丝将腿 2 和腿 4 连接在一起。
6、重复此步骤制作出6条腿。

安装腿部

1、在轴 3 上安装 15mm 的杆。
2、将 155mm 的杆穿过两条腿 1 的孔 。
3、将 15mm 的杆穿过两腿 2 中间的孔。

轴和主体组装

1、将轴承安顿至主体 2。
2、再将轴 2 安装至轴承内。
3、重复此步骤,准备好4份。

安装轴体

1、将155mm 的杆穿过主体 2 的孔。
2、将 15mm 的杆穿过轴的孔。
3、利用两颗螺丝固定轴体。

4、重复安装腿。
每边有三对腿;每对腿移动曲轴为 60°。

边轴和主体组装

1、将轴承安顿至主体 1。
2、再将轴 1 安装至轴承内。
3、重复此步骤,准备好2份。

安装主体边缘

1、将 15mm 杆穿过 轴 1 的孔。
2、利用两颗螺丝固定主体边缘。

连接电池底座

1、将电池底座与电线串联。
强烈建议利用红线和蓝线用来表示电池的正负极。

2、排列电池底座的红线和蓝线并穿过 Core2b 的孔。

3、利用 8 个螺丝将 2 个电池座固定到 core2a 和 core2b。

软件部分

Arduino IDE 下载并安装 Arduino IDE:

https://www.arduino.cc/en/main/software

ESP32 请按照安装解释添加 ESP32:

https://github.com/espressif/arduino-esp32

Arduino ESP32 文件系统上传器 请按照安装步骤安装:

https://github.com/lorol/arduino-esp32fs-plugin

FSBrowserPlus 下载 FSBrowserPlus:(“Clone or Download”->“下载 ZIP”)

https://github.com/moononournation/FSBrowserPlus

在 Arduino IDE 中导入库。
(Arduino IDE “Sketch” Menu -> “Include Library” -> “Add .ZIP Library” -> select downloaded ZIP file)

ESP 异步 Web 做事器库 下载最新的 ESPAsyncWebServer 库:(”Clone or Download”->“下载 ZIP”)

https://github.com/me-no-dev/ESPAsyncWebServer.git

在 Arduino IDE 中导入库。
(Arduino IDE “Sketch” Menu -> “Include Library” -> “Add .ZIP Library” -> select downloaded ZIP file)

配置

摄像头类型 在“FSBrowserPlus.ino”中,在第 28 行取消注释摄像头型号并注释掉其他。
例如,Strider 摄像头机器人的 CAMERA_MODEL_ESP32_CAM_ROBOT。

// Select camera model// #define CAMERA_MODEL_WROVER_KIT // Has PSRAM// #define CAMERA_MODEL_ESP_EYE // Has PSRAM// #define CAMERA_MODEL_M5STACK_PSRAM // Has PSRAM// #define CAMERA_MODEL_M5STACK_V2_PSRAM // M5Camera version B Has PSRAM// #define CAMERA_MODEL_M5STACK_WIDE // Has PSRAM// #define CAMERA_MODEL_ESP32_CAM // Has PSRAM#define CAMERA_MODEL_ESP32_CAM_ROBOT // Has PSRAM// #define CAMERA_MODEL_M5STACK_ESP32CAM // No PSRAM// #define CAMERA_MODEL_TTGO_T_JOURNAL // No PSRAM// #define CAMERA_MODEL_JSZWY_CYIS#include "cameraAPI.h"

电机引脚

CAMERA_MODEL_ESP32_CAM_ROBOT 在“camera_pins.h”中定义了电机引脚:

#define MOTOR#define MotorL_A_Pin 13#define MotorL_B_Pin 12#define MotorR_A_Pin 2#define MotorR_B_Pin 14

LED 灯引脚

LED 灯由 Web GPIO API 直接掌握。
一样平常来说在 GPIO 4,你可以在616行“camerarobot.htm” 变动 LED 引脚。

const query = `${baseHost}/gpio?pin=4val=${value}`;

编译和上传

1、将 ESP32-CAM 连接到 USB Serial Dock。
2、打开 Arduino IDE。
3、打开 FSBrowserPlus.ino。
4、将 ssid 和密码编辑为自己的 WiFi AP 凭据。
5、在 “Tools” 菜单中选择 Board 到 “ESP32 Dev Module”。
6、在 “Tools” 菜单中选择分区方案,”Default 4 4MB with fat (1.2MB APP/1.5MB FATFS)” 7、按 Arduino IDE 上传。
8、在 “Tools” 菜单中选择 “ESP32 Sketch Data Upload”。
9、选择 FS 类型为 “FatFS”,然后按“确定”按钮。

PCB 部分

1、将 PCB 切割成 10 x 10 孔的板子。

2、在 C3、H3、C8 和 H8 处钻 4 个孔(要与 core1 的孔位相匹配)。

焊接事情

由于 ESP32-CAM 没有内置 USB 串口芯片,利用最好利用排针帮助分离,这样重新编程也更随意马虎。

连接办法如下:

Battery -> Switch -> ESP32-CAM -> DRV8833 -> Motor+ve pole -> Pin 1 Pin 2 -> 5V -> Vcc-ve pole -> GND -> GND GPIO 12 -> IN1 GPIO 13 -> IN2 GPIO 14 -> IN3 GPIO 2 -> IN4 OUT1 -> LEFT +ve OUT2 -> LEFT -ve OUT3 -> RIGHT -ve OUT4 -> RIGHT +ve short J2

固定 PCB

利用 4 颗螺丝将 PCB 固定在 core1 上。

排列和连接电线

将电池和电机引脚连接到 PCB。

安装 ESP32-CAM

1、将 ESP32-CAM 插入排针。
2、在 SD 读卡器上贴一个散热片。
3、将摄像头模块贴在散热器上。

安装电池

安装电池前一定要检电池极柱是否精确,否则会烧毁芯片。
再次建议在电池底座中利用红线和蓝线。

连接和运行

FSBrowserPlus 以 AP+STA 双模式运行。
如果你已经输入 WiFi AP 和密码,你可以直接浏览到 http://fsbrowserplus.local 访问 FSBrowserPlus,仅限于WiFi AP 覆盖的区域。

如果你的摄像头机器人不在 WiFi AP 覆盖区域,只需搜索 WiFi网络 AP 调用 “fsbrowserplus” 并在代码中输入预定义的密码进行连接。
一旦连接,一个 Captive Portal 网页将会弹出。
然后选择 Camera Robot 路径即可。

统统完成后,Strider 就可以灵巧的动起来了。

改进的地方

1、这款 Strider 是最小的尺寸的。
但遥控起来还是太宽了,很随意马虎被摄像机视野外的障碍物阻挡。
我将考试测验不才一次迭代中修复它。

2、添加外部天线(可选)。
市情上有许多适宜 ESP32-CAM 利用的天线,外部天线可以提高摄像头视频数据流性能。

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