DIY推荐！基于 ESP32 做的三舵机机械蚂蚁

听风说梦 发表于 2024-3-28 09:40:58

<div class=\"vditor-preview__action\"></div><div class=\"vditor-reset\"><img src=\"//file1.elecfans.com/web2/M00/C6/ED/wKgaomYEydSAJOlVAAyykGQxsTk968.jpg\" alt=\"图片\">
蚂蚁是一种神奇的生物，它们需要很少的资源，却能做很多的事情。
<img src=\"//file1.elecfans.com/web2/M00/C6/EE/wKgaomYEydaAGOtvAGp5NOJfPUI433.jpg\" alt=\"\">
一般来说，许多六条腿的机器人每条腿最多需要三个舵机，那么总共就需要 18 个舵机，这会消耗了大量的能量，也与蚂蚁本身的体型相冲突。
但在这个项目中只用到三个舵机、一个夹爪和一点机械设备，就实现了一只极简主义的蚂蚁机器人，除开电池，重量约 114 克。
<img src=\"//file1.elecfans.com/web2/M00/C6/06/wKgZomYEylGAZ3weAANG5b4jKjE277.png\" alt=\"图片.png\">
<h3>组件清单</h3>
<img src=\"//file1.elecfans.com/web2/M00/C6/ED/wKgaomYEydWAVLstAAqvujw0DtQ587.jpg\" alt=\"图片\">
<ul><li>SG90 舵机 x 3</li>
<li>ESP32/ESP8266 板 x 1</li>
<li>回形针 x 若干</li>
<li>小螺丝 x 若干</li>
<li>5V 降压转换器 MP1584 x 1</li>
<li>9V 或 7.4锂电池 x 1</li>
</ul><h3>3D 打印部件</h3>
所有的零部件使用 Tinkercad 设计并使用 Ultimaker Cura 制作。
<img src=\"//file1.elecfans.com/web2/M00/C6/06/wKgZomYEydWAGKkKAARkVC84pgc054.jpg\" alt=\"图片\">
3D 打印文件可以在文末下载。
<h3>安装蚂蚁躯干部分</h3>
使用钳子或者锯和锉刀拆下所有舵机上的凸起。
<img src=\"//file1.elecfans.com/web2/M00/C6/EE/wKgaomYEydWAN0XZAATSs-qRusQ234.jpg\" alt=\"图片\">
<img src=\"//file1.elecfans.com/web2/M00/C6/06/wKgZomYEydSAYTWrAAUNqLp2eyI110.jpg\" alt=\"图片\">
如图所示，将打印底部支架用两个尖头螺钉固定到舵机 2 上，舵机的中间是可以摆动。它还有一个小盖子，稍后用螺丝固定。
<img src=\"//file1.elecfans.com/web2/M00/C6/ED/wKgaomYEydSAUKDpAAUSdw7LWWo324.jpg\" alt=\"图片\">
<img src=\"//file1.elecfans.com/web2/M00/C6/06/wKgZomYEydSARn7zAAWL8iX6Wqk924.jpg\" alt=\"图片\">
再用热熔胶固定舵机 1 和舵机 3 以及舵机 2 的盖子。
<img src=\"//file1.elecfans.com/web2/M00/C6/ED/wKgaomYEydSAMgcMAAfC2WvOoyc818.jpg\" alt=\"图片\">
<img src=\"//file1.elecfans.com/web2/M00/C6/EE/wKgaomYEydWAWejeAAVU4B_q_sQ351.jpg\" alt=\"图片\">
安装腿部零件之前，舵机必须居中。这边可以使用程序<code>centregs.ino</code>(同样可以在文末下载)将舵机设置为<code>90</code>。
<h3>安装舵机和腿部</h3>
每个舵机带动一对腿，前后移动几度。舵机 1 和舵机 3 会同时移动，所以可以考虑在微控制器上使用相同的引脚去控制。
<img src=\"//file1.elecfans.com/web2/M00/C6/06/wKgZomYEydWAGiOPAATgVgP1eT4880.jpg\" alt=\"图片\">
舵机 2 是以相反的方向移动，并且摆动时会将腿正确的牵引到地面。这种摆动是由连接到舵机 1 的回形针产生的。将每个支腿安装到舵机上，这边你可能还需要钻孔。
<img src=\"//file1.elecfans.com/web2/M00/C6/06/wKgZomYEydWAD7gKAAV2VpnEiEc479.jpg\" alt=\"图片\">
<h3>安装机械部分</h3>
安装时使用螺钉和回形针，通过腿的安装板将舵机 1 连接到舵机 2 的盖子上。这样就可以跟舵机 1 同步同角度倾斜。
<img src=\"//file1.elecfans.com/web2/M00/C6/06/wKgZomYEydWAQjtQAAYpQMqCzFg142.jpg\" alt=\"图片\">
<img src=\"//file1.elecfans.com/web2/M00/C6/06/wKgZomYEydWAApJNAAYw-wiXAHU074.jpg\" alt=\"图片\">
<h3>安装头部和夹子</h3>
<img src=\"//file1.elecfans.com/web2/M00/C6/06/wKgZomYEydWAG6BkAAXEzZIk_D8079.jpg\" alt=\"图片\">
头部的夹子造型其实不是必须的，但它有很好的额外功能。
将不带臂的舵机安装到框内。首先将舵机设置为 90（可参考<code>centreslegs.ino</code>）。将合适的夹子零件放在齿轮上，并用舵机螺钉固定。然后把第二部分放在轴上。
<img src=\"//file1.elecfans.com/web2/M00/C6/ED/wKgaomYEydWAZaLsAAWob3WLjTs399.jpg\" alt=\"图片\">
用热胶水将夹子倒置地粘在头部，然后合上头部。把头放在躯干的顶部，并用胶水粘牢。
<img src=\"//file1.elecfans.com/web2/M00/C6/ED/wKgaomYEydWAEbA_AAZPEGiS0v4037.jpg\" alt=\"图片\">
<h3>安装尾部电池</h3>
将尾部连接到躯干上并粘合。它将容纳电池和微控制器。
<img src=\"//file1.elecfans.com/web2/M00/C6/06/wKgZomYEydSADHcxAAaCNZpXOrI711.jpg\" alt=\"图片\">
<img src=\"//file1.elecfans.com/web2/M00/C6/ED/wKgaomYEydSAH8sAAAZ5w58GqDM059.jpg\" alt=\"图片\">
<h3>电路和软件</h3>
9V 的电池能够为舵机提供足够的能量，但电压必须通过降压转换器降低到 5V。
<img src=\"//file1.elecfans.com/web2/M00/C6/06/wKgZomYEydSATlFCAAafBr3I0l0800.jpg\" alt=\"图片\">四个舵机的电源通过 5V 并联运行，数据线连接到 ESP32 开发板。它不需要更多的连接。不过，它还可以连接到传感器或 LED。
<img src=\"//file1.elecfans.com/web2/M00/C6/ED/wKgaomYEydWALFx5AATwufsi3cg045.jpg\" alt=\"图片\">
<img src=\"//file1.elecfans.com/web2/M00/C6/06/wKgZomYEydSAHV83AAO8Fi4iObQ883.jpg\" alt=\"图片\">
将文件名为<code>Blue_Ant-RemoteXY.ino</code>传输到 ESP32 开发板。同时遥控器已经包含在程序中。可参考<code>https://www.instructables.com/Getting-Started-With-ESP32-C3-XIAO/</code>
适用于 ESP32-C3 的舵机库：<code>ESP32C3Servo</code>
如果你使用的是其他ESP32或ESP8266，你需要在<code>// ************************* Servos</code>这块位置更改库：
<pre><code class=\"hljs cpp vditor-linenumber\">/*
/ Blue Ant (2023) Markus Opitz
*/
// ************ RemoteXY *************
#define REMOTEXY_MODE__ESP32CORE_BLE
#include <BLEDevice.h>
#include <RemoteXY.h>

// RemoteXY connection settings
#define REMOTEXY_BLUETOOTH_NAME \"ESP32-C3_Remote\"

// RemoteXY configurate
#pragma pack(push, 1)
uint8_t RemoteXY_CONF[] = // 43 bytes
{ 255,3,0,0,0,36,0,16,202,1,5,32,17,37,30,30,2,26,24,4,
128,13,23,37,6,2,78,129,0,3,3,24,6,165,66,108,117,101,32,65,
110,116,0 };
// this structure defines all the variables and events of your control interface
struct {

// input variables
int8_t joystick_1_x; // from -100 to 100
int8_t joystick_1_y; // from -100 to 100
int8_t slider_1; // =0..100 slider position
// other variable
uint8_t connect_flag;// =1 if wire connected, else =0
} RemoteXY;
#pragma pack(pop)
// *************************

// ************************* Servos
#include <ESP32C3_Servo.h> //for ESP32-C3
//#include <Servo.h> //for ESP8266
//#include <ESP32Servo.h> //for ESP32-Wroom
Servo servo1;Servo servo2;Servo servo3;// Servo3 is attacheched to same pin as Servo1 !!!
Servo Jaws;
int pos1, pos2; // variable to store the servo position
int centerpos = 90;
int minpos = centerpos-12;
int maxpos = centerpos+12;
int gripper;
//int speed1;

void setup() {
Serial.begin(115200);
servo1.attach(2); servo2.attach(3); servo3.attach(4);//Servo3 can be attached to same pin as Servo1 //GPIOs on ESP32-C3!
Jaws.attach(5);
delay(2);
servo1.write(centerpos);servo2.write(centerpos-7);servo3.write(centerpos);//center all servos
Jaws.write(centerpos);
delay(3000);

RemoteXY_Init ();
}

void loop() {
RemoteXY_Handler ();

if ((RemoteXY.joystick_1_x) < -30) {
 //Serial.println(\"<-- left \");
 left(16);
}
if ((RemoteXY.joystick_1_x) > 30) {
 //Serial.println(\"right -->\");
 right(16);
}
if ((RemoteXY.joystick_1_y) < -30) {
 //Serial.println(\" backwards \");
 // not yet installed
}
if ((RemoteXY.joystick_1_y) > 30) {
 //Serial.println(\" ^forward^ \");
 forward(16);
}
gripper = map((RemoteXY.slider_1), 0, 100, 75,105);
Jaws.write(gripper);
delay(1);
}

void forward(int speed1) { //speed1 in ms as delay between steps

for (pos1 = minpos; pos1 <= maxpos; pos1 += 2) {
pos2 = map(pos1, minpos, maxpos, maxpos, minpos);

servo1.write(pos1);servo3.write(pos1);Serial.print(pos1);Serial.print(\"\");// front/rear legs
servo2.write(pos2);Serial.print(pos2); Serial.println(\"\"); // center legs
delay(speed1);
}

for (pos1 = maxpos; pos1 >= minpos; pos1 -= 2) {
pos2 = map(pos1, minpos, maxpos, maxpos, minpos);

servo1.write(pos1);servo3.write(pos1); // front/rear legs
servo2.write(pos2);
delay(speed1);
}
}

void right(int speed1) { //speed1 in ms as delay between steps

for (pos1 = minpos; pos1 <= maxpos; pos1 += 2) {
pos2 = map(pos1, minpos, maxpos, maxpos, minpos);

servo1.write(pos1+10);servo3.write(pos1+10);// front/rear legs
servo2.write(pos2+10); // center legs
delay(speed1);
}

for (pos1 = maxpos; pos1 >= minpos; pos1 -= 1) {
pos2 = map(pos1, minpos, maxpos, maxpos, minpos);

servo1.write(pos1+10);servo3.write(pos1+10); // front/rear legs
servo2.write(pos2+10);
delay(speed1);
}
}

void left(int speed1) { //speed1 in ms as delay between steps

//pos2 = maxpos + 1 -7; //-8 is to correct center position
for (pos1 = minpos; pos1 <= maxpos; pos1 += 1) {
pos2 = map(pos1, minpos, maxpos, maxpos, minpos);

servo1.write(pos1-10);servo3.write(pos1-10);// front/rear legs
servo2.write(pos2-10); // center legs
delay(speed1);
}

for (pos1 = maxpos; pos1 >= minpos; pos1 -= 2) {
pos2 = map(pos1, minpos, maxpos, maxpos, minpos);

servo1.write(pos1-10);servo3.write(pos1-10); // front/rear legs
servo2.write(pos2-10);
delay(speed1);
}
}
</code></pre>
源码文件可以在文末打包下载。
<h3>远程控制</h3>
<img src=\"//file1.elecfans.com/web2/M00/C6/06/wKgZomYEydWAbuVQAAK_stQzFKY312.jpg\" alt=\"图片\">
遥控器已包含在代码中。在<code>https://remotexy.com/</code>中，你可以为智能手机遥控器创建自己的界面，并将其插入到程序<code>Blue_Ant-RemoteXY.ino</code>中。
<img src=\"//file1.elecfans.com/web2/M00/C6/EE/wKgaomYEydWARqZzAAqZvj7fGE8060.jpg\" alt=\"图片\">
手机APP可参考：
<code>https://play.google.com/store/apps/details?id=com.shevauto.remotexy.free</code>
<code>https://apps.apple.com/us/app/remotexy/id1168130280</code>
在手机上安装APP，激活蓝牙，打开<code>RemoteXY</code>，搜索并与配对<code>ESP32-C3_Remote</code>。
<h3>完成</h3>
<img src=\"//file1.elecfans.com/web2/M00/C6/ED/wKgaomYEydWAcpTiAAbT8aCCz4s213.jpg\" alt=\"图片\">
现在你可以启动这只蚂蚁，等待片刻，激活APP，它就可以跑起来了。
</div>

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