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基于STM32单片机的机器人控制主板

25qWhRcAgz 发布于2024-07-19 16:47:50 CC BY-NC-SA协议 分类:嵌入式 侵权投诉
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简介:

基于STM32F407单片机的六足机器人、四足机器人控制主板,集成了很多功能 与市面上的主板不同的是 内置了运动学算法 插上舵机就能控制机器人 不需要其他操作

应用场景:

用于PWM驱动的机器人舵机,常用于六足机器人、四足机器人,支持多达18个舵机

1.产品简介:

  • 这是一款专为六足和四足机器人设计的控制主板,其核心部件为STM32F407微控制器。该主板集成了丰富的功能,使其在市场上独树一帜。其最大的特点是内置了先进的运动学算法,只需连接舵机,即可实现对机器人的精确控制,无需进行其他复杂的操作。这种设计理念使得机器人的操作更为简便,同时也提高了机器人的工作效率。总的来说,这款主板是一种高效、易用的解决方案,能够满足各种复杂的机器人控制需求。


2.应用场景:

这款基于STM32F407微控制器的控制主板,适用于各种需要精确运动控制的场景。例如:

  • 教育研究:在高等教育和研究机构中,该主板可以作为教学工具,帮助学生理解和实践运动学算法和机器人控制理论。
  • 工业自动化:在需要进行精确操控的工业生产线上,该主板可以控制机器人进行精细的操作,如装配、搬运等。
  • 探索与救援:在危险或人类难以到达的环境中,如深海、火山或废墟,该主板控制的机器人可以进行勘探或救援任务。
  • 娱乐与竞赛:在机器人竞赛或娱乐活动中,该主板可以提供高效且稳定的性能,帮助机器人完成各种挑战。

总的来说,这款控制主板的应用场景广泛,能够满足各种不同的需求,无论是教育、工业还是探索,都能发挥出其优秀的性能。

该项目适合有电子工程基础、具备一定的动手能力和相关专业基础的人群复刻。


3.产品概述:

  • 这款六足机器人控制主板基于STM32F407单片机,集成了丰富的功能,使其在市场上具有独特的优势。其内置的运动学算法使得只需插入舵机,就能实现对机器人的控制,无需其他复杂的操作。
  • 该主板包含STM32芯片,可以定制多种功能。配套的程序运动学算法部分长达700行代码,显示了其复杂性和精确性。
  • 此外,该主板采用LU9685舵机驱动芯片,提供18路舵机驱动。板载MPU6050陀螺仪,可以开发自平衡和里程计功能。主板还提供三路电压输出,分别为3.3V 1A、5V 3A和5V 5A。
  • 该主板使用高性能的F1和F4 MCU,并配备了OLED屏幕。它支持PS2手柄输入、无线串口和一路Type c串口。此外,主板还额外引出了一些引脚,方便扩展功能。
  • 主板还配备了电压比较器,可以实时采集电压参数,并在欠压或低电压时通过蜂鸣器报警。主板上还设有状态指示灯和电源指示灯。
  • 此外,该主板已经实现了多种功能,包括激光雷达测距、激光雷达避障、热成像、颜色识别、PS2遥控、无线串口、循迹、超声波避障、超声波测距、红外避障等,制作完成后可以自由扩展功能。
  • 总的来说,这款六足机器人控制主板是一款功能强大、性能优秀的产品,无论是从产品的功能还是特性出发,都能看出其精心的设计和出色的性能。


4.产品参数:

输入/输出工作电压和电流:

  • 工作电压:10-20V
  • 输出电流:2-5A

硬件接口:

  • 18路舵机驱动接口
  • XT60 2-3S 锂电池接口
  • 一路Type c串口
  • 无线串口接口
  • PS2手柄输入接口
  • SWD调试器接口
  • 航模接收器PPM信号接口
  • OLED 0.96寸显示屏接口
  • USB外设供电接口
  • 串口2引出接口

串口相关:

  • 支持无线串口通信
  • 支持Type c串口通信,支持usb串口通信
  • 引出串口2,支持各类TTL电平串口通信

规格参数:

  • 主控芯片:STM32F407
  • 舵机驱动芯片:LU9685
  • 陀螺仪:MPU6050
  • 显示屏:OLED屏幕
  • 输入电源:10-20V 5A
  • 输出电源:3.3V 1A、5V 3A、5V 5A
  • PCB尺寸:77.7mm*90.5mm 双层板 单面布局
  • 重量:100g
  • 项目制作成本:100元以下


5.使用说明:

  • 需要注意的是,需要准备一个调试器,用于对机器人程序进行烧写和调试 一节2-4s的XT60插头的航模锂电池 2-3000mah 和两节7号电池,用于连接遥控器(PS2手柄的话),如果是红外遥控器,则不需要7号电池,XT60插头参考下图:
  • 基于STM32单片机的机器人控制主板硬件项目图1
  • 调试器可选用ST-Link、J-Link等,在Keil里进行选择调试,选择调试器后,还需要设置SWD调试模式,调试线过长时,可以降低通信速度,参考下图:
  • 基于STM32单片机的机器人控制主板硬件项目图2
  • 基于STM32单片机的机器人控制主板硬件项目图3
  • 本项目需要一定动手能力,需要一定专业知识技能储备,包括C语言、单片机、机械设计,适合有相关基础的人群复刻,购买后不提供技术支持
  • 硬件焊接调试后,先测量各路输出电压是否正常,比如舵机供电是5V,单片机供电是3.3V,TPS5430外设供电是5V等,如下图所示:
  • 基于STM32单片机的机器人控制主板硬件项目图4
  • 单片机下载程序后(程序使用对应名称的固件,比如此设计名称为F407ZGT6,下载名为F407ZGT6_LU9685的固件),舵机信号输出引脚有PWM信号输出,首次调试可用示波器查看输出波形,连接遥控器后可以查看PWM波形是否随着遥控器信号变化而变化(靠近芯片的为PWM信号,其次是电源,GND)
  • 本设计还需要购买其他外设,比如PS2手柄(或者是红外遥控器)、舵机、3D打印件支架(根据不同模型需要购买不同支架和舵机,比如金属支架,使用的是双轴PWM舵机)等其他外设,详情在附录清单里
  • 舵机接线顺序,参考下图:
  • 基于STM32单片机的机器人控制主板硬件项目图5

6.备注:

  • 本设计制作成本在100元以下,但完整整个机器人需要不止机器人控制主板,还需要PS2手柄(或者是红外遥控器)、舵机、3D打印件支架(根据不同模型需要购买不同支架和舵机,比如金属支架,使用的是双轴PWM舵机)等其他外设,详情在附录清单里,大概花费500元左右(平均)
  • BOM表内元器件参数部分可以替代,比如电感、电容,参考相关芯片数据手册
  • 主板集成MP6050,如果硬件部分没有焊接,软件部分需要将相关代码注释掉,否正会出现启动不了的现象
  • 主板晶振选择和CubeMX中的时钟信号应一致,否正会出现死机的现象
  • 主板PCB中为了美观,可能会出现丝印和元器件不在同一水平线上的情况,根据相关数据手册和电路原理来焊接元器件
  • 该项目适合有电子工程基础、具备一定的动手能力和相关专业基础的人群复刻,做过机器人、嵌入式硬件开发等项目的,机器人调试过程需要有耐心,3D打印件打印时间较长,自己打印需要具备3D打印条件。不提供技术支持
  • 匹配bom不含插件的元器件数量,附件有购买参考链接

7.测试视频:

  • 第一个测试视频演示了在PS2手柄遥控下,实现六足机器人的运动的现象

  • 第二个视频演示了金属支架的六足机器人,使用激光雷达避障的现象

STM32 运动学 逆运动学求解 仿生机器人 六足机器人 舵机驱动板 FreeFTOS
最近更新时间 2024-07-19 16:47:50
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