做了个桌面机器人,也可以是“电子宠物”

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花了1年半时间,我终于做出来了桌面机器人!  第1张

参考了Anki公司Cozmo机器人的外观设计。

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它实现了这些功能:

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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:

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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

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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

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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:

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参考开源资料:https://oshwhub.com/rbbbb/ATom-Bot