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[ESP8266/ESP32]用ESP12E做一个3D打印的6轮摇臂火星探测车 精华

RRoy | 超级版主 | 创造力： | 帖子： | 发消息 | 串个门 | 加好友 | 打招呼
2024-9-19 16:36:25 只看该作者
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[ESP8266/ESP32] 用ESP12E做一个3D打印的6轮摇臂火星探测车

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本帖最后由 RRoy 于 2024-9-19 16:36 编辑

火星探测器作为一种遥控机器人，可以在不平坦的地形上运行。

你有没有想过火星车是如何在火星崎岖的地形上航行的？

秘密武器是巧妙的摇臂转向架(rocker-bogie)悬架系统。

用ESP12E做一个3D打印的6轮摇臂火星探测车图1

摇臂转向架悬架系统是一种特殊的车轮悬挂装置，最主要用于火星探测车等需要在复杂地形行驶的车辆上。

它的主要特点有:
  • 结构简单：没有使用弹簧，而是通过特殊的机械结构来实现悬挂功能。
  • 六轮设计：通常有六个车轮，分为左右两组。
  • 摇臂(Rocker)：每侧有一个大的摇臂连接车身和车轮。
  • 转向架(Bogie)：每个摇臂末端连接一个小的转向架，转向架两端各有一个车轮。
  • 灵活性强：这种设计让车辆能够轻松越过高度达到车轮直径两倍的障碍物。
  • 稳定性好：即使在崎岖不平的地形上，也能保持车身相对平稳。
  • 适应性强：六个车轮可以独立运动，使车辆能够适应各种复杂地形。

简单来说，这种悬架系统就像是给车子装上了六条灵活的"腿"，让它能够像昆虫一样轻松地爬过各种障碍物，非常适合在火星这样地形复杂的环境中使用。

今天就和大家分享一辆3D打印的6轮摇臂转向架模型火星车。

用ESP12E做一个3D打印的6轮摇臂火星探测车图2

用ESP12E做一个3D打印的6轮摇臂火星探测车图3

用ESP12E做一个3D打印的6轮摇臂火星探测车图4

用ESP12E做一个3D打印的6轮摇臂火星探测车图5

用ESP12E做一个3D打印的6轮摇臂火星探测车图6

这个简单模型的主体部分是3D打印的，火星车使用 ESP12E 作为大脑，L293D 作为电机控制器。遥控器使用相同的 ESP12E 微控制器。

除了可以用专用的遥控器控制，也可以使用手机应用程序控制。通过火星车上的传感器，可以在遥控器的OLED屏幕上看到实时的数据。流动站和遥控器之间的通信使用ESP-NOW协议。






这个项目非常适合对机器人感兴趣的小伙伴，下面是具体的制作过程。

ESP-NOW通讯
ESP-NOW 是由乐鑫开发的通信协议，专为 ESP8266 和 ESP32 设备之间的低功耗点对点通信而设计，无需传统的 Wi-Fi 网络或互联网连接即可实现高效的数据交换。

ESP-NOW 提供消息加密等基本安全功能，以保护传输的数据免受未经授权的访问。但是，需要注意的是，它无法提供与传统 Wi-Fi 网络中使用的更强大的协议（如 WPA2）相同的安全级别。

简单来说，我们可以在不使用任何外部组件的情况下将数据从一个ESP板传输和接收到另一个ESP板。通过使用ESP-NOW，我们可以降低项目的总成本。
所需组件
用ESP12E做一个3D打印的6轮摇臂火星探测车图7


  • NodeMCU ESP8266 Breakout 开发板 X2
  • 模拟环境光线传感器（Arduino兼容）
  • L293D 电机驱动器
  • N20减速电机（60-100rpm
  • 3.7v 锂离子电池
  • 3.7v 至 5v 升压器
  • ESP12E X1 （以下组件适用于 DIY PCB）
  • 3.3V稳压器 AMS1117
  • 4 针母 JST 连接器、2 针母 JST 连接器 、4 针接头 X1
  • WS2812B neopixel X2
  • 阻容等其他组件

电路图
用ESP12E做一个3D打印的6轮摇臂火星探测车图8

在这个电路图中，使用了 ESP12E 微控制器作为大脑。它有足够的引脚来控制电机，并且有一个模拟引脚来检测传感器数据。选择此模块的另一个主要原因是因为就是WiFi，通过 WiFi 和 ESP-NOW 通信来控制此模块。

为了控制电机，使用了 L293D 双通道 H 桥驱动器，一次双向控制两个电机。此外，还在电路中添加了电池充电模块。

PCB设计
用ESP12E做一个3D打印的6轮摇臂火星探测车图9

用ESP12E做一个3D打印的6轮摇臂火星探测车图10

用ESP12E做一个3D打印的6轮摇臂火星探测车图11

用ESP12E做一个3D打印的6轮摇臂火星探测车图12

在面包板上使用 NodeMCU 测试和验证电路后，最终确定 PCB 设计。

用ESP12E做一个3D打印的6轮摇臂火星探测车图13

将组件焊接在设计的 PCB 上非常容易，正常30分钟可以搞定。
3D设计与安装
接下来，就是为火星车造个身体了。

3D模型文件下载：https://www.thingiverse.com/thing:6545945/files

用ESP12E做一个3D打印的6轮摇臂火星探测车图14


ESP32代码接收器代码

  1. //RX TEST

  2. #include <ESP8266WiFi.h>

  3. #include <espnow.h>

  4. #include <FastLED.h>

  5. #define NUM_LEDS 2

  6. #define DATA_PIN 0

  7. CRGB leds[NUM_LEDS];

  8. const int motor1a = 2;

  9. const int motor1b = 14;

  10. const int motor2a = 13;

  11. const int motor2b = 12;

  12. 

  13. uint8_t broadcastAddress[] = {0xAC, 0x0B, 0xFB, 0xCE, 0x8B, 0x16};//MASTER ESP8266 Board MAC Address:  AC:0B:FB:CF:16:91

  14. String success;

  15. 

  16. 

  17. typedef struct struct_message {

  18.   int button;

  19. } struct_message;

  20. 

  21. int IN_button_state;

  22. int OUT_button_state;

  23. 

  24. 

  25. // Create a struct_message called DHTReadings to hold sensor readings

  26. struct_message outgoingmsg;

  27. 

  28. // Create a struct_message to hold incoming sensor readings

  29. struct_message incomingmsg;

  30. 

  31. // Callback when data is sent

  32. void OnDataSent(uint8_t *mac_addr, uint8_t sendStatus) {

  33.   Serial.print("Last Packet Send Status: ");

  34.   if (sendStatus == 0){

  35.     Serial.println("Delivery success");

  36.   }

  37.   else{

  38.     Serial.println("Delivery fail");

  39.   }

  40. }

  41. 

  42. // Callback when data is received

  43. void OnDataRecv(uint8_t * mac, uint8_t *incomingData, uint8_t len) {

  44.   memcpy(&incomingmsg, incomingData, sizeof(outgoingmsg));

  45.   Serial.print("Bytes received: ");

  46.   Serial.println(len);

  47. //store incoming data in variable

  48.   IN_button_state = incomingmsg.button;

  49.   if (IN_button_state==1){forward();}

  50.   if (IN_button_state==2){backward();}

  51.   if (IN_button_state==3){turnleft();}

  52.   if (IN_button_state==4){turnright();}

  53.   if (IN_button_state==5){nomotion();}

  54.   

  55.   

  56. }

  57. 

  58. void getReadings(){

  59.   // Read 

  60.  OUT_button_state = analogRead(A0);

  61. 

  62.  delay(100);

  63. //OUT 

  64.   Serial.println("OUTGOING MESSAGES");

  65.   

  66.   Serial.println(OUT_button_state);

  67.  }

  68. 

  69. void printIncomingMessage(){

  70.   // Display Readings in Serial Monitor

  71.   //IN

  72.   Serial.println("INCOMING MESSAGES");

  73.   

  74.   Serial.println(IN_button_state);

  75. 

  76.   

  77. }

  78.  

  79. void setup() {

  80.  FastLED.addLeds<NEOPIXEL, DATA_PIN>(leds, NUM_LEDS); 

  81.   pinMode(motor1a,OUTPUT);

  82.     pinMode(motor1b,OUTPUT);

  83.       pinMode(motor2a,OUTPUT);

  84.         pinMode(motor2b,OUTPUT);

  85.         pinMode(A0,INPUT);

  86.   

  87.   // Set device as a Wi-Fi Station

  88.   WiFi.mode(WIFI_STA);

  89.   WiFi.disconnect();

  90. 

  91.   // Init ESP-NOW

  92.   if (esp_now_init() != 0) {

  93.     Serial.println("Error initializing ESP-NOW");

  94.     return;

  95.   }

  96. 

  97.   // Set ESP-NOW Role

  98.   esp_now_set_self_role(ESP_NOW_ROLE_COMBO);

  99. 

  100.   // Once ESPNow is successfully Init, we will register for Send CB to

  101.   // get the status of Trasnmitted packet

  102.   esp_now_register_send_cb(OnDataSent);

  103.   

  104.   // Register peer

  105.   esp_now_add_peer(broadcastAddress, ESP_NOW_ROLE_COMBO, 1, NULL, 0);

  106.   

  107.   // Register for a callback function that will be called when data is received

  108.   esp_now_register_recv_cb(OnDataRecv);

  109. }

  110.  

  111. void loop() {

  112.  

  113.     getReadings();

  114.     

  115. 

  116.     //Set values to send

  117.     outgoingmsg.button = OUT_button_state;

  118.    

  119. 

  120.     // Send message via ESP-NOW

  121.     esp_now_send(broadcastAddress, (uint8_t *) &outgoingmsg, sizeof(outgoingmsg));

  122. 

  123.     printIncomingMessage();

  124.   }

  125.   void forward()

  126. {digitalWrite(motor1a,1);

  127.  digitalWrite(motor2a,1);

  128.  digitalWrite(motor1b,0);

  129.  digitalWrite(motor2b,0);

  130.  leds[0] = CRGB::Green;

  131.  leds[1] = CRGB::Green;

  132.   FastLED.show();

  133.   delay(50);

  134.   }

  135.  void backward()

  136. {digitalWrite(motor1a,0);

  137.  digitalWrite(motor2a,0);

  138.  digitalWrite(motor1b,1);

  139.  digitalWrite(motor2b,1);

  140.  leds[0] = CRGB::Red;

  141.  leds[1] = CRGB::Red;

  142.   FastLED.show();

  143.   delay(50);

  144.   }

  145.  void turnleft()

  146. {digitalWrite(motor1a,1);

  147.  digitalWrite(motor2a,0);

  148.  digitalWrite(motor1b,0);

  149.  digitalWrite(motor2b,1);

  150.  leds[0] = CRGB::Green;

  151.   FastLED.show();

  152.   delay(50);

  153.   }

  154.  void turnright()

  155. {

  156.   digitalWrite(motor1a,0);

  157.  digitalWrite(motor2a,1);

  158.  digitalWrite(motor1b,1);

  159.  digitalWrite(motor2b,0);

  160.  leds[1] = CRGB::Green;

  161.   FastLED.show();

  162.   delay(50);}

  163.  void nomotion()

  164. {digitalWrite(motor1a,0);

  165.  digitalWrite(motor2a,0);

  166.  digitalWrite(motor1b,0);

  167.  digitalWrite(motor2b,0);}
复制代码




发送端代码

  1. #include <ESP8266WiFi.h>

  2. #include <espnow.h>

  3. #include <Wire.h>

  4. #include <Adafruit_GFX.h>

  5. #include <Adafruit_SSD1306.h>

  6. #define SCREEN_WIDTH 128 // OLED display width, in pixels

  7. #define SCREEN_HEIGHT 64 // OLED display height, in pixels

  8. Adafruit_SSD1306 display(SCREEN_WIDTH, SCREEN_HEIGHT, &Wire, -1);

  9. uint8_t broadcastAddress[] = {0xAC, 0x0B, 0xFB, 0xCF, 0x16, 0x91};//SLAVE ESP8266 Board MAC Address: AC:0B:FB:CE:8B:16

  10. 

  11. 

  12. String success;

  13. #define upButton 2

  14. #define downButton 14

  15. #define leftButton 13

  16. #define rightButton 12

  17. 

  18. typedef struct struct_message 

  19. {

  20. int button;

  21. } 

  22. struct_message;

  23. int IN_button_state;

  24. int OUT_button_state;

  25. struct_message outgoingmsg;

  26. struct_message incomingmsg;

  27. 

  28. // Callback when data is sent

  29. void OnDataSent(uint8_t *mac_addr, uint8_t sendStatus) {

  30.   Serial.print("Last Packet Send Status: ");

  31.   if (sendStatus == 0){

  32.     Serial.println("Delivery success");

  33.   }

  34.   else{

  35.     Serial.println("Delivery fail");

  36.   }

  37. }

  38. 

  39. // Callback when data is received

  40. void OnDataRecv(uint8_t * mac, uint8_t *incomingData, uint8_t len) {

  41.   memcpy(&incomingmsg, incomingData, sizeof(outgoingmsg));

  42.   Serial.print("Bytes received: ");

  43.   Serial.println(len);

  44. //store incoming data in variable

  45.   IN_button_state = incomingmsg.button;

  46.   

  47.  

  48. }

  49. 

  50. void getReadings(){

  51. 

  52.  if((digitalRead(upButton)==0)&&(digitalRead(downButton)==1)&&(digitalRead(leftButton)==1)&&(digitalRead(rightButton)==1))

  53. {

  54.  OUT_button_state = 1;

  55.  }

  56.  if((digitalRead(upButton)==1)&&(digitalRead(downButton)==0)&&(digitalRead(leftButton)==1)&&(digitalRead(rightButton)==1))

  57. {

  58.  OUT_button_state = 2;

  59.  }

  60.  if((digitalRead(upButton)==1)&&(digitalRead(downButton)==1)&&(digitalRead(leftButton)==0)&&(digitalRead(rightButton)==1))

  61. {

  62.  OUT_button_state = 3;

  63.  }

  64.   if((digitalRead(upButton)==1)&&(digitalRead(downButton)==1)&&(digitalRead(leftButton)==1)&&(digitalRead(rightButton)==0))

  65. {

  66.  OUT_button_state = 4;

  67.  }

  68.   if((digitalRead(upButton)==1)&&(digitalRead(downButton)==1)&&(digitalRead(leftButton)==1)&&(digitalRead(rightButton)==1))

  69. {

  70.  OUT_button_state = 5;

  71.  }

  72. }

  73.  

  74. void setup() {

  75.   

  76.   Serial.begin(115200);

  77.   pinMode(upButton,INPUT_PULLUP);

  78.   pinMode(downButton,INPUT_PULLUP);

  79.   pinMode(leftButton,INPUT_PULLUP);

  80.   pinMode(rightButton,INPUT_PULLUP);

  81.   if(!display.begin(SSD1306_SWITCHCAPVCC, 0x3C)) { // Address 0x3D for 128x64

  82.     Serial.println(F("SSD1306 allocation failed"));

  83.     for(;;);

  84.   }

  85.   

  86.   // Set device as a Wi-Fi Station

  87.   WiFi.mode(WIFI_STA);

  88.   WiFi.disconnect();

  89. 

  90.   // Init ESP-NOW

  91.   if (esp_now_init() != 0) {

  92.     Serial.println("Error initializing ESP-NOW");

  93.     return;

  94.   }

  95. 

  96.   // Set ESP-NOW Role

  97.   esp_now_set_self_role(ESP_NOW_ROLE_COMBO);

  98. 

  99.   // Once ESPNow is successfully Init, we will register for Send CB to

  100.   // get the status of Trasnmitted packet

  101.   esp_now_register_send_cb(OnDataSent);

  102.   

  103.   // Register peer

  104.   esp_now_add_peer(broadcastAddress, ESP_NOW_ROLE_COMBO, 1, NULL, 0);

  105.   

  106.   // Register for a callback function that will be called when data is received

  107.   esp_now_register_recv_cb(OnDataRecv);

  108. }

  109. void printIncomingMessage(){

  110.   // Display Readings in Serial Monitor

  111.   //IN

  112.   Serial.println("INCOMING MESSAGES");

  113.   

  114.   Serial.println(IN_button_state);

  115.   display.clearDisplay();

  116.   display.setTextSize(2);

  117.   display.setTextColor(WHITE);

  118.   display.setCursor(10, 20);

  119.   display.println("LIGHT: ");

  120.   display.setCursor(80, 20);

  121.   display.println(IN_button_state);

  122.   display.display(); 

  123.   delay(10);

  124. 

  125.   

  126. }

  127.  

  128. void loop() {

  129.   

  130. 

  131.     //Get DHT readings

  132.     getReadings();

  133. 

  134.     //Set values to send

  135.     outgoingmsg.button = OUT_button_state;

  136.    

  137. 

  138.     // Send message via ESP-NOW

  139.     esp_now_send(broadcastAddress, (uint8_t *) &outgoingmsg, sizeof(outgoingmsg));

  140.     printIncomingMessage();

  141. 

  142. }
复制代码



原文地址：
https://www.hackster.io/e_s_c/3d-printeed-mars-rover-using-esp12e-03d609


项目作者：edison science corner

译文首发于：达尔闻说

转载请注明来源信息




本主题由 zoey不种土豆 于 昨天 17:14 加入精华

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