【训练营】hidog 12自由度四足机器人 - 暗夜小精灵 - 嘉立创EDA开源硬件平台

本项目是一款基于HI3861+PCA9685实现能够远程控制的四足机械人。

实物展示：

1.电路

PCB引脚功能

PCB验板

16路PWM输出，用于驱动控制机械狗所需的舵机，同时也适用于机械臂，云台等需要PWM方波控制的项目。
板载TYPE-C接口可供烧写调试，UART x 1用于连接串口工具，SPI x 1, I2C x 1, AUX_I2C x 1支持连接片外扩展板，HI3861全引脚输出可最大程度地满足扩展开发需求。

• 电池供电电压: 6.5V ~ 12V

引脚分配：

1.1 板载芯片

主控芯片: HI3861

Hi3861LV100是一款高度集成的2.4GHz 低功耗SoC WiFi芯片。支持20MHz标准带宽和5MHz/10MHz窄带宽，提供最 大72.2Mbit/s物理层速率。

• 支持 STA 和 AP 形态，作为 AP 时最大支持 6 个 STA 接入
• 电源电压输入范围: 2.3V ~ 3.6V
• 32bit微处理器，最大工作频率 160MHz
• 内嵌 SRAM 352KB、ROM 288KB、Flash 2MB
• ITCAST-HI3861模组内置主晶体频率40MHz

舵机控制器: PCA9685

PCA9685 是一款 I²C 总线控制的 16 通道 LED 控制器。每个 LED 输出都有自己的 12 位分辨率（4096 步）固定频率独立 PWM 控制器，该控制器以典型的 24 Hz 至 1526 Hz 的可编程频率运行，占空比可在 0% 至 100% 之间调节。所有输出都设置为相同的 PWM 频率。

• PCA9685工作电压：2.3V ~ 5.5V
• 输入和输出可承受5.5V

电源芯片: AMS1117-3.3 + LM1084S-5.0

性稳压器AMS1117-3.3提供3.3V输出电压，输出电流达1A为板载IC供电；
性稳压器LM1084S-5.0提供5.0V输出电压，输出电流达5A为外接电机供电。

惯性传感器: MPU6050

MPU6050带有3轴陀螺仪和3轴加速度，可以实时获取6轴姿态。

USB芯片: CH340E

CH340是一个USB总线的转接芯片，实现USB转串口或者USB转打印口。

备注

注意：在配套代码中WS2811需要通过SPI模拟信号才能点亮全彩LED。由于未能匹配到合适的三极管，无法模拟SPI片选功能，WS2811将占用整个SPI引脚资源。需要在Q5处将SPI_MOSI焊盘直接连接到CH_0。

2.机械

零件准备：

零件名称	参考数量	备注
SG90舵机	12 pcs
平尾自攻M2x3	1包(200 pcs)	实际使用量 < 20 pcs, 详见装配
平尾自攻M2x6	1包(200 pcs)
平尾自攻M2x12	1包(200 pcs)
子母铆钉M3x10	12pcs
按压式尼龙铆钉R3080	1包(100 pcs)	实际使用8 pcs
18650锂电池	2 pcs	注意：电池需要多准备几个，12路舵机全开情况，在静止状态舵机要保持角度仍然需要消耗电能，耗电严重
18650x2节锂电池盒	1 pcs
2mm光纤 通体发光	1 m	实际使用20mm*2根, 使用热熔胶固定在PCB板载RGB LED。PCB留有CHAN接口可外接更多WS2811驱动的RGB LED灯组

2.1 SG90舵机(180°)数据

• 尺寸: 23 x 12.2 x 29 mm
• 重量: 9g
• 工作电压: 4.2V ~ 6V
• 待机电流：≈5mA(无外力抗拒情况维持角度)
• 工作电流：≈200mA(改变舵机角度)
• 扭矩: 1.5kg/cm
• 死区宽度：10 μs
• 运行速度：0.3s/60°
• 旋转：0°-180°
• 接线： 黄-PWM信号, 红-VCC, 棕-GND

驱动舵机的PWM信号频率为50Hz，即PWM周期20ms。占空比可以在1ms到2.5ms之间变化。

2.2 机械狗结构

机械腿结构参考: 3D Printed Robot Dog

舵机编号

机械腿逆解

装配

机械腿装配

主体框架装配

外壳影响散热，转动处存在问题，暂不添加

3D模型

详见gitee仓库

3.程序

详见gitee仓库：hidog