项目说明

足轮机器人，项目灵感来源为Ascento机器人，有低成本、高性价比，拥有的功能比如自平衡、上下台阶、跳跃等显著性能，在这个项目也都一一实现。

开源协议

本项目使用CC-BY-NC-SA 3.0开源协议，即知识共享许可协议-署名-非商业使用-相同方式共享。

 CC：知识共享许可协议

 BY：署名，您必须给出适当的署名，提供指向本许可协议的链接，同时标明是否（对原始作品）作了修改。

 SA：相同方式共享，如果您再混合、转换或者基于本作品进行创作，您必须基于与原先许可协议相同的许可协议分享发布您贡献的作品。

 NC：非商业使用，您不得将本作品用于商业目的。

项目相关功能

自平衡功能、快速移动、机动转向、弹跳越障、侧身倾斜、高度调节、高低腿、wifi遥控、ps4手柄蓝牙无线遥控、无线调参、参数回传与显示等功能

项目属性

本项目为首次公开，为本人原创项目。项目未曾在别的比赛中获奖。

项目进度

1.主控板硬件原理图设计与PCB设计检查完成。

预留接口：mpu6050接口、oled接口、预留串口、预留io，为了提高系统的完成率，给一些电路设计预留接口，可以在原电路设计出现问题的时候，作为替代接口。

2.主控板已打样回来，经过调试硬件各功能，基本达到预计功能，其中硬件调试如下：

   1）esp32 usb 的D+和D-接反了，将其调换后功能正常

   2）mup6050 的IIC未接上拉电阻，接上上拉电阻后功能正常

3.结构设计已完成，接下来准备打样。

4.硬件进行改进，改进内容如下

修改记录：3.0
1.esp32 usb 的D+和D-接反了，已修改
2.mup6050 的IIC未接上拉电阻,已修改
3.从其他地方来的3.3v很不稳定，3.3v需要从线路板上降压而来，将7.2v接到5v上，取消5v电压，7.2v给到转3.3v稳压芯片上，，已修改
4.舵机pwm 需要接上拉电阻，否则在复位的时候，舵机由于低电平会突然回零位一下，已修改
5.D2_LED 网络标号错误，应该是D23_LED，已修改
6.foc电机来的5v电压，电流不够，所以取消5v网络标号，将7.2v接到5v上，取消5v电压，7.2v给到转3.3v稳压芯片上，已完成
8.取消usb ID引脚配置,已修改
9.取消备用接口，已修改
10.取消7.2V的使能控制ENA,已修改
11.取消usb1的三个静电放电(ESD)保护器件 已完成
12.CN1的U6_TX、U6_RX标错成了U2_TX、U2_RX
13.接口各管脚尽量都要标准丝印，或者标注接口连接方向

5.结构进行了进一步改进：

     1）加强了腿部件的结构强度

     2）对电池的位置可调，从而能够改变零位

设计原理

硬件设计如下：

   供电采用三节18650，可提供12V电压、3000mAh的容量。12V可以直接给foc电机供电，foc电机输出5v在给主控板供电，从而节省12转5v供电电路。     采用12v转7.2vDC/DC芯片TPS5450DDAR最大5A的电流给舵机供电。

   主控芯片采用stm32f407，esp32为其提供无线遥控功能，可以使用wifi控制、调参，可以使用PS4手柄连接其蓝牙进行遥控。不直接使用esp32作为主控的原因是其编译和烧写速度太慢，难以忍受。

   使用stm32既可以使用jlink烧写，即使使用arduino框架，在vs code的platformio平台下stm32的编译速度也是足够快的。

   IMU：使用mpu6050通过iic和stm32通讯

   OLED：使用0.91寸oled屏通过iic和stm32通讯

   EEPROM：使用AT24C04通过iic和stm32通讯

   foc电机接口：foc电机采用的是simplefoc 2805电机作为轮子动力，foc电机可以极大的提升机器人的平衡能力

   舵机接口：使用20kg舵机作为腿部动力，大动力舵机拟实现改变重心、左右平衡和弹跳。

   烧写调试接口：stm32的swd接口和一路调试串口

   电量检测：一路stm32的ADC通道

   Micro USB 5V&USB-UART：esp32烧写调试电路

   5V to 3.3V：stm32、esp32、mpu6050等芯片供电

   电路中有多路5v供电，为保护电路使用BAT760-7二极管。

结构设计如下：

       1）控制重量是减重

       2）实现腿部的圆周转线性运动

软件说明

本项目使用VSCode+PlatformIO开发，使用arduino库+FreeRTOS操作系统创建多任务管理各部分功能

     1.stm32主控功能：对于中心随腿部运动而变化的车体，其平衡及前进转向控制采用多个LQR控制器，LQR控制器可以极大的提升机器人的平衡能力以及控制效果

     2.esp32无线功能：无线功能可以使用轮趣科技手机app通过wifi进行调参和遥控，也可通过ps4手柄通过蓝牙进行遥控

实物展示

主控板

足轮机器人

设计注意事项

ps4手柄在项目调试使用期间不可链接ps4或手机等其他设备，否则会导致ps4手柄在无法连接esp32，除非更换新的esp32芯片（原因不明）。

其他

本项目中的主控程序和无线程序源码、结构模型文件、及3D打印文件已全部开源在附件中，皆为最终版本。

项目中是的手机调试遥控app：链接：https://pan.baidu.com/s/1gNYY2oHdPqBM7ljvdAj2Vw  提取码：xjh6

项目核心技术点在于FOC电机和LQR算法。

目前已实现并在演示视频中展现大部分功能，跳跃能力会在后续进行调试。

其他演示视频及资料：https://www.bilibili.com/video/BV19w411r7s1/?vd_source=b308842dab6371bccb1b4b5030895bf6（见个人主页）

其他资料：https://gitee.com/yigelunzi/wheel-legged-robot.git