做了个桌面机器人,也可以是“电子宠物”
本文引用地址:
参考了Anki公司Cozmo机器人的外观设计。
它实现了这些功能:
手机遥控RC:机器人拍摄实景,手机可查看实景并控制机器人行动
局域网图传
语音交互:能和机器人聊天!通过ESP32的语音唤醒+识别
魔方与机器人交互、UI交互
具备3个自由度(手臂2个、头部1个):使用自己修改的特制舵机支持关节角度回传
机器人主要由【头部+底盘】两部分组成,共6块PCB:
1.电路设计说明
设计软件:嘉立创EDA
机器人头部主控:ESP32-S3,担任 “大脑” 进行UI交互、网络通讯、轻量化AI处理
机器人底盘主控:STM32F103,担任 “小脑” 进行运动控制
魔方主控:ESP32-S3
参加活动:星火计划,活动已提供:3次3D外壳打印(共计717元)3次SMT(共计2250元)等耗材费用
2.选型说明
首先,机器人的底盘设计,需要满足以下基础功能:
支持1路串口 MSH 交互(用过rtthread的同学知道有多香)
与头部开发板进行通讯(串口)
支持串口OTA升级固件
支持激光测距,实时检测掉落
控制两个 I2C 总线舵机
可通过幻彩灯带 WS2812 显示状态
ADC电压采集测量
控制两个电机+采集编码器计数
可以检测机器人的状态(拿起、被摇晃等)
于是,诞生了以下几点硬件需求:
至少2路串口
至少2路 I2C 总线
SPI/PWM驱动WS2812
1路ADC
2路硬件编码器接口
4路PWM输出
而 STM32F103RCT6:
资源符合本项目需求,没有太多资源冗余
价格可以接受
ST的芯片成熟度较高(主要是软件)
由此,最终底盘主控选择了STM32F103RCT6
首先,机器人的头部设计,需要满足以下基础功能:
支持1路串口MSH交互
与底盘进行通讯(串口)
驱动一路 I2C 总线舵机
算力不能太弱(需部署语音识别等算法)
支持无线协议(遥控、图传)
支持摄像头 DCMI 接口
可以流畅显示 UI 动画
可以播放音频(I2S/DAC)
于是,诞生了以下几点硬件需求:
至少2路串口
至少2路 I2C 总线
需要自带无线射频功能
需要支持 DCMI/MIPI-CSI 接口
需要支持高速率 SPI/RGB/MIPI-DSI 接口
需要支持 I2S /高分辨率 DAC 接口
而 ESP32-S3:
价格合理
乐鑫的软件成熟度较高(ESP-IDF)
算力较强,有较为完善的AI端侧算法支持
自带 Wi-Fi 协议栈,带宽符合应用需求
支持 DCMI 接口用于图传
因此,底盘采用的主控是 ESP32-S3
首先,机器人的手臂&头部控制板的设计,需要满足以下基础功能:
作为I2C从机使用,主机采用I2C控制从机的舵机运动
控制舵机中的电机运动
需要支持力反馈
需要可以精准控制舵机运动
于是,诞生了以下几点硬件需求:
支持硬件 I2C 从机协议
支持至少2路 PWM
支持 ADC 采样
而 STM32F030F6:
资源符合本项目需求,没有太多资源冗余
价格可以接受
ST的芯片成熟度较高(主要是软件)
因此,底盘采用的主控是STM32F030F6
项目提供配套【开发资料】和对应【SDK】以供二次开发:
参考开源资料:https://oshwhub.com/rbbbb/ATom-Bot