标准版听话的狗子

Hi3861

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简介：使用hi3861制作一个可以语音控制的四足机器人

开源协议: CC-BY-NC 3.0

创建时间： 2022-06-20 19:46:00

更新时间： 2024-04-04 02:04:18

描述

@TOC

功能描述

四足机器人：目前已经支持语音控制前进、后退、左转、右转、扭身子、握手、跳跃等；支持AP模式，用终端连接热点，访问网页进行控制；支持使用HC05和蓝牙调试器进行控制；OLED表情显示以及超声波避障还在优化中。（已优化完毕，最终效果见下面的演示视频）

成品展示

视频展示

最终视频在下方附件（视频中的网页不是最终版本，最终版本见下方网页服务器章节介绍），原本供电是用的两节18650电池，但是好巧不巧的是有一节18650挂了，只好采用了充电宝供电，明显电流不太够，效果不是很理想，然后应B站评论要求，修改了语音识别的唤醒词。（橘子别打我）

1.【立创训练营——听话的狗子最终版-哔哩哔哩】

2.自己的方案：【立创训练营--听话的狗子-哔哩哔哩】

3.官方作业：【立创训练营--仿生机器狗（丐版）-哔哩哔哩】

其他的学习作品：

1.【Hi3861+oled播放动画-哔哩哔哩】接近25帧刷新率。

2.OpenHarmony学习笔记——Hi3861+ASR-01的语音识别助手

3.【OpenHarmony南向开发日常--基于Hi3861与onenet的远程温湿度检测-哔哩哔哩】

图片展示

俯视：

43DCE3019E22D4418AB3809058E354CF.jpg#pic_center =30x30

手持：

mmexport1657534708819.jpg#pic_center =30x30

加OLED显示小表情（注入灵魂）：

硬件介绍

电源部分

由于整个项目需要驱动9个舵机，需要比较大的电流，所以供电选用两节18（直径）65（长度）0（圆柱形）锂电池，电源部分主要使用12V-5V，以及5V-3.3V的LDO（这里有个优化点，作者当时图简单，使用的都是LDO，实测发热还是比较严重，后面有打算换成DCDC进行供电）。

手册参考电路：

LM1084(商城料号：C259973):

UZ1084:（商城料号：C84897）

实际使用电源电路

主控电路

主控使用的是传智教育的HI3861模组（商城料号C2923578），该模组内置最小系统电路，简化了该部分电路设计，只需要额外增加一个复位电路以及在电源部分添加一个100nF的旁路电容C7（大电容滤除低频噪声，小电容滤除高频噪声）即可。

下载电路

上一期鸿蒙训练营，没有添加CH340需要外部接线，给我人接麻了，疼定思痛，加上了CH340G模块，由于使用的是Typec接口，所以在CC1和CC2要下来俩个电阻，方便电脑识别如果不加有可能会识别不到。另外，Hi3861是3.3V电压基准，为了保证统一电平，这里CH340G采用3.3V供电（上一期笔者有用5V供电烧录失败的经历）所以对应的V3端口也要接3.3V，而非5V供电时的那样。

PCB实物

舵机驱动模块

由于PCA9685商城没有现货，在某宝查了一下价格，买个芯片和买个模块要花差不多的米，本着提高成功率的态度，买了模块。

语音识别模块

语音识别使用的是鹿小班语音识别模块，官方简介：

ASR-01是一颗专用于语音处理的人工智能芯片，可广泛应用于家电、家居、照明、玩具等产品领域，实现语音交

互及控制。

ASR-ONE内置自主研发的脑神经网络处理器BNPU，支持200条命令词以内的本地语音识别，内置CPU核和高性能低功耗Audio Codec模块，集成多路UART、IIC、PWM、GPIO等外围控制接口，可以开发各类高性价比单芯片智能语音产品方案。

E4E5D2BF63C2645A885DB989FE59BD89.jpg#pic_center =30x30

想要购买的戳这——「LU-ASR01鹿小班智能语音识别模块离线识别自定义词条远超LD3320」他们近期出了一款PRO版本，据说是支持声纹识别的，笔者还没买来尝鲜，有兴趣的同学自行了解吧。

超声波模块

这里笔者使用的是2022款的超声波测距模块，链接： HC-SR04 超声波传感器支持兼容UNO R3/51/STM32，该模块支持普通GPIO模式、IIC模式、UART模式、1-Wire模式，由于串口和IIC已经被用到了其他地方，所以只能选择GPIO模式或者是1-Wire模式。笔者使用的是GPIO模式，不需要更改电阻。如果使用其他模式需要根据操作手册进行修改。

其他注意事项

可能是由于这个模组BootLoader的影响，在上电和烧录时，如果其它引脚接入了模块就会造成乱码和无法复位的问题，所以在设计电路的时候，对于IO的使用尽量用排针排母引出使用而不是在电路中焊死，例如串口1的TX、RX如果上电之前已经接了CH340之类的就有可能出现无法启动，无法复位，无法烧录的问题。

软件简介

主体框架

程序主体还是用的传智官方的示例，在此基础上进行了亿点点修改，主要是增加了一个串口任务和动作逻辑。

static void UART_Task(void)
{
    IotUartAttribute uart_attr = {
        //baud_rate: 9600
        .baudRate = 9600,

//data_bits: 8bits



.dataBits = 8,



.stopBits = 1,



.parity = 0,



.rxBlock = 0,



.txBlock = 0,



};



//Initialize uart driver



IoTUartInit(HI_UART_IDX_1, &uart_attr);



while (1)



{



printf("=======================================\r\n");



printf("SIZU_example*\r\n");



printf("=======================================\r\n");



// //通过串口1发送数据



// IoTUartWrite(HI_UART_IDX_1, (unsigned char *)data, strlen(data));



//通过串口1接收数据



IoTUartRead(HI_UART_IDX_1, uart_buff_ptr, UART_BUFF_SIZE);



SIZU_Uart_Cmd((char *)uart_buff_ptr);



printf("Uart1 read data:%s\r\n", uart_buff_ptr);



usleep(500000);



}



}`

动作逻辑主要参考的B站——【金属舵机+3D打印四足机器人-哔哩哔哩】

//                  Front
//---------------  |  D1 |   -------------------
//  --------                 --------
// |  D4    |               |  D13    |
// | joint4 |               | joint13 |
//  ----- --------     --------- -----
//       |  D5    |   |  D12    |
//       | joint5 |   | joint12 |
//        --------     --------
//       |  D11    |  |   D3    |
//       | joint11 |  |  joint3 |
//  ----- --------    --------- -----
// |  D12    |               |  D2   |
// | joint12 |               | joint2 |
//  --------                 --------

语音识别

然后是语音识别，参考的笔者上期鸿蒙做的笔记——OpenHarmony学习笔记——Hi3861+ASR-01的语音识别助手，由于功能比较简单，也就没有去弄数据包，一个简单的开头和一个数字，然后使用atoi函数获取数字，进行判断，最后执行操作即可。

enum{
Get_Down,//趴下
Hand_shake,//握手
Go_Forward,//前进
Go_Backward,//后退
Go_Left,//左转
Go_Right,//右转
Twist_Body,//扭身子
Stretch_Oneself,//伸懒腰
WAIT//d
};

<br>

<br>

//检测串口指令



void SIZU_Uart_Cmd(char *str)



{



char *Str;



unsigned char ID=255;



Str=&str[1];//定位到指令的数字部分“G1”



ID=atoi(Str);



if(strstr((const char *)str,"G")!=NULL)			//如果字符串str中包含有“G”



{



switch(ID)



{



case Get_Down:	//趴下  G0



sithome();



printf("Get_Down\r\n");



break;



case Hand_shake:	// 握手G1



wink(10);



printf("Handshake\r\n");



break;



case Go_Forward:	// 前进G2



forward(5);



printf("Go_Forward\r\n");



break;



case Go_Backward:	// 后退G3



backward(5);



printf("Go_Backward\r\n");



break;



case Go_Left:	// 左转G4



leftturn(5);



printf("Go_Left\r\n");



break;



case Go_Right:	// 右转G5



rightturn(5);



printf("Go_Right\r\n");



break;



case Twist_Body:	// 扭身子



twist();



printf("LED_Add\r\n");



break;



case Stretch_Oneself:	//伸懒腰



printf("LED_Reduce\r\n");



stand3();



break;



default:



printf("%s ERROR",str);



standhome();//站立



break;



}



}



memset(uart_buff,0,sizeof(uart_buff));



}

OLED显示表情，这个需要找到表情包GIF然后分离出单帧表情，取模，显示，详细的取模过程参考博客0.96寸OLED取模教程（图片、汉字）+ 代码。

语音识别代码

语音识别使用的是天问的鹿小班模块，内置图形化编程模块，YYDS，会拖动模块就可以了，想玩语音识别的，强烈推荐此款。

超声波测距流程

这里笔者使用的是GPIO模式，利用两个GPIO口进行控制和捕获，进而计算出距离，详细介绍请参考笔者的博客——OpenHarmony南向学习笔记——Hi3861+HC-SR04超声波检测

通信流程

根据厂商资料可以知道，该模块的通信流程如下：

1.主控芯片与TRIG连接的IO配置为输出模式，与ECHO连接的IO配置为输入模式；

2.MCU给TRIG引脚输出一个大于10us的高电平脉冲；

3.模块通过ECHO脚返回一个高电平脉冲信号；

4.主控记录ECHO脚高电平脉冲时间T并代入公式计算。

代码

// An highlighted block

#define Echo  8   //Echo   //GPIO8
#define Trig  7   //Trig   //GPIO7
#define GPIO_FUNC 0

float GetDistance  (void) {
    static unsigned long start_time = 0, time = 0;
    float distance = 0.0;
    IotGpioValue value = IOT_GPIO_VALUE0;
    unsigned int flag = 0;
            /*
=============== GPIO通信模式流程 1初始化GPIO========================================
            */
    IoTIoSetFunc(Echo, GPIO_FUNC);//设置Echo连接IO为普通GPIO模式，无复用
    IoTGpioSetDir(Echo, IOT_GPIO_DIR_IN);//设置Echo连接IO为输入模式
    IoTGpioSetDir(Trig, IOT_GPIO_DIR_OUT);//设置Trig连接IO为输出模式
            /*
=============== GPIO通信模式流程 2输出起始信号========================================
            */
    IoTGpioSetOutputVal(Trig, IOT_GPIO_VALUE1);//拉高Trig
    IoTUdelay(20);//20us
    IoTGpioSetOutputVal(Trig, IOT_GPIO_VALUE0);//拉低Trig
           /*
=============== GPIO通信模式流程 3检测Echo脚输出的高电平时间========================================
            */
    while (1) {
        IoTGpioGetInputVal(Echo, &value);//读取Echo脚的电平状态
        if ( value == IOT_GPIO_VALUE1 && flag == 0) {//如果为高
            start_time = IoTGetUs();//获取此时时间
            flag = 1;
        }
        if (value == IOT_GPIO_VALUE0 && flag == 1) {//高电平结束变成低电平
            time = IoTGetUs() - start_time;//计算高电平维持时间
            start_time = 0;
            break;
        }
    }
               /*
=============== GPIO通信模式流程 4代入公式计算========================================
            */
    distance = time * 0.034 / 2;
    // printf("distance is %f\r\n",distance);
    return distance;
}

网页服务器

这里的网页部分也是在传智的Demo上修改的，由于笔者之前没有学过HTML和JavaScript的知识，在B站大学找了个速成教程，学了一下大概明白了原理，这里把视频链接贴给大家想要学习的自己去看吧——【ESP32创建HTTP服务器，Arduino开发，不会C语言、HTML也能轻松上手，超简单！-哔哩哔哩】。看完UP的视频就可以大致看明白源代码了，进而就可以进行修改了，笔者修改后的界面如下，左侧是后端代码，右侧是服务器端的代码。

终端打开效果如下，经过验证，所有功能正常。

Screenshot_20220724_121915_com.huawei.browser.jpg

HTML的代码：

<!DOCTYPE html>
<html lang=\"en\">
<head><meta charset=\"UTF-8\">
<title>听话的狗子</title><style> body {user-select: none;text-align: center;}  
table {margin: 0 auto}  td div {width: 150px;height: 150px;border: 1px solid darkgrey;display: flex;align-items: center;justify-content: center;color:deepskyblue;} 
#s {background-color: red;color: white;}  td div:active {background: yellow;color: white;} 
button {margin: 0.5rem;width: 9rem;height: 3rem;font-size: 1.2rem;border-radius: 1rem;} 
button:hover {border-radius: 1rem;background-color: green;color: yellow;}
</style></head><body><h1>网页控制</h1>
<button id=\"c\">安装模式</button><button id=\"a\">第一组动作</button><button id=\"b\">第二组动作</button><br><br>
<button id=\"d\">前进</button><br data-tomark-pass><br data-tomark-pass>
<button id=\"e\">左转</button>
<button id=\"f\">右转</button><br data-tomark-pass><br data-tomark-pass>
<button id=\"g\">后退</button><br data-tomark-pass><br data-tomark-pass>
<button id=\"h\">趴下</button><button id=\"i\">握手</button><button id=\"j\">伸懒腰</button><button id=\"k\">扭身子</button>
<br data-tomark-pass><br data-tomark-pass>
<script> 
function u(p) {return `${p}`;}
function g(i) {return document.getElementById(i);}
function fe(e, f){e.addEventListener('click', function (e) {/* do something*/f();});}
function fg(u, f) {let x = new XMLHttpRequest();
x.onreadystatechange = function () {if (this.readyState == 4 && this.status == 200) {f(x);}};
x.open(\"GET\", u, true);x.send();}
function fp(u, d, f, p) {let x = new XMLHttpRequest();
 if (p) {x.upload.addEventListener('progress', function (e) {p(e);});}
 x.onreadystatechange = function () {if (this.readyState == 4 && this.status == 200) {f(x);}};
 x.open('POST', u, true);x.timeout = 45000;x.send(d);}
 fe(g('a'), () => {fg(u('/dog/first'), () => {});});
 fe(g('b'), () => {fp(u('/dog/second'),  () => {});});
 fe(g('c'), () => {fp(u('/dog/init'), () => {});});
 fe(g('d'), () => {fp(u('/dog/forward'), () => {});});
 fe(g('e'), () => {fp(u('/dog/left'), () => {});});
 fe(g('f'), () => {fp(u('/dog/right'),  () => {});});
 fe(g('g'), () => {fp(u('/dog/backward'), () => {});});
 fe(g('h'), () => {fp(u('/dog/fall'),  () => {});});
 fe(g('i'), () => {fp(u('/dog/handshake'), () => {});});
 fe(g('j'), () => {fp(u('/dog/stretch'),  () => {});});
 fe(g('k'), () => {fp(u('/dog/twist'), () => {});});
 </script></body></html>

蓝牙APP

由于笔者没有学习过APP的制作，这里用的是蓝牙调试器来制作的上位机，这个调试器功能还是蛮强的，有兴趣的可以去试试。

顺便问一下，哪位同学有好的APP制作教程啊，就做做简单上位机的那种。

机械结构

笔者也是第一次自己绘制3D结构件，还不太OK啊，跟着画了个锤子，然后觉着自己画的结构实在不太靠谱，于是去海鲜市场捞了一下，找到了这个，有相同烦恼的同学可以去看看，38米——四足机器人3D打印件（打印件不是整机，电子件、螺丝等自备）。

物料清单

四足机器人3D打印件（打印件不是整机，电子件、螺丝等自备）38 * 1

SG90 MG90S 9g舵机固定翼航模遥控飞机 9克马达航模5.99 * 9

16路PWM舵机驱动板PCA9685控制器机器人IIC适用MG90S SG90 MG995 19.6 * 1

锂电池两节18650或者2S，大约30-40，加上OLED、超声波模块，M3螺丝、螺母、铜柱、模组、芯片一起大约200成本。

总结

感谢立创EDA、传智、黑马程序员、CSDN提供的本次活动，在本次活动中学到了很多之前未接触的知识，受益良多。

学习笔记

这里有亿点点鸿蒙学习笔记，放在这欢迎大家交流学习，有错误之处欢迎私信教我修改，不然误人子弟了。

OpenHarmony学习笔记——南向开发环境搭建

OpenHarmony学习笔记——编辑器访问Linux服务器进行编译

OpenHarmony学习笔记——点亮你的LED

OpenHarmony学习笔记——多线程的创建

OpenHarmony学习笔记——I2C驱动0.96OLED屏幕

OpenHarmony学习笔记——Hi3861使用DHT11获取温湿度

OpenHarmony学习笔记——Hi3861接入OneNET

手把手教你OneNET数据可视化

OpenHarmony学习笔记——Hi386+ASR-01的语音识别助手

OpenHarmony南向学习笔记——Hi3861+HC-SR04超声波检测

Hi3861网络通信——UDP收发

[立创&传智&黑马程序员&CSDN]训练营——仿生机械狗]

设计图

原理图

（ 1 / ）

Sheet_1
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PCB

（ 1 / ）

PCB_【训练营】仿生机器狗
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BOM

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ID	Name	Designator	Footprint	Quantity
1	100nf	C1	C0805	1
2	22u	C2,C3	CASE-A_3216	2
3	10u	C4	C0805	1
4	22u	C5	C0805	1
5	0.1u	C6,C7	C0805	2
6	12pf	C12,C13	C0603	2
7	HDR-F-2.54_1x8	H1,H2	HDR-F-2.54_1X8	2
8	HDR-F-2.54_1x4	H6	HDR-F-2.54_1X4	1
9	HDR-M-2.54_1x4	J1,PCA9685,UART1	HDR-M-2.54_1X4	3
10	LED-0805_B	LED1,LED2,LED3	LED0805_BLUE	3
11	M3	M1,M2,M3,M4	M3 125X200	4
12	1k	R1,R2,R3	R0805	3
13	10k	R4	R0805	1
14	5.1k	R5,R6	R0805	2
15	K2-3.6×6.1_SMD	RST1	KEY-SMD_2P-L6.2-W3.6-LS8.0	1
16	UZ1084G-3.3V-TN3-R	U2	TO-252-3_L6.5-W5.8-P4.58-TL	1
17	ITCAST-HI3861	U6	WIFIM-SMD_ITCAST-HI3861	1
18	LM1084S-5.0/TR	U8	TO-263-3_L8.6-W10.2-P2.54-LS14.4-TL	1
19	CH340G	U9	SOIC-16_L9.9-W3.9-P1.27-LS6.0-BL	1
20	接线端子2P	U10,U11	WJ2EDGR-5.08-2P（2P接线端子）	2
21	TYPE-C16PIN	USB2	USB-C-SMD_TYPE-C16PIN	1
22	-	X1	HC-49US_L11.5-W4.5-P4.88	1