【立创梁山派】 六轮智能车 - 嘉立创EDA开源硬件平台

六轮智能车原型已完成。软硬件设计可能还会进行修改

零、项目特点

• 动力：6*N30电机，履带级越野体验。
• 成本：只要飞一些线，车体长宽超过10*10照样免费打样。
• 控制：支持WiFi网页遥控，跨平台通用，优于手机APP的方案。
• 感知：实时回传环境温度和所处海拔高度。
• 交互：2自由度云台搭配图传模块，一切尽收眼底。
• 扩展：留有大量洞洞板区域，可以按需添加传感器。

 

包含循迹等功能的完整演示视频请前往 https://www.bilibili.com/video/BV1YX4y1v7wU/。

 

一、设计思路

立创开源硬件平台上有各种四轮智能车以及二轮平衡车的设计，不过一下子没找到六轮车的设计方案。会不会是因为”N20电机+43mm车轮“很难在免费的10*10范围内完成布局呢？对于1块PCB底盘而言有些困难。用更小的轮子可能在电机安装时比较麻烦。

 

如果，用2块PCB的话......两块4轮车的PCB底盘拼在一起是6轮车的底盘，4+4=6，没有问题。这个方案的代价在于需要飞一些线，在打电赛时记得到器材室稍微多拿一点点就行了，不用额外出钱买。

 

目前立创开源平台上好像没看到别的六轮智能车方案......

二、硬件选型

2.1 供电

没人赞助我2S电池。使用一节特斯拉拆机18650为全车供电。整车使用3组IP5306升压模块提供5V电源：1路用于左侧3个电机，1路用于右侧3个电机，1路用于单片机控制传感部分。就算一侧2个轮子堵转应该也没啥问题。

 

3个供电模块的成本比买一节特斯拉18650低多了。只要能捡到合适的垃圾（老五3.5元16个IP5306充电宝板，已售罄），芯片、电感、电阻、发光二极管一站式搞定。电路图如下，随便画的，删去了USB输出和充电部分，因为用不到。

IP5306的0.5Ω电阻用0603封装也可以，我用拆机电阻试过。启动时最好按一下每个模块的按键（图中SW1那个位置上的）。

 

2.2 动力

使用6个减速比1：240左右的N30电机搭配43mm车轮提供动力，杰盛电机商行N30单价3.11元，比较贵。如果用N20也是可以的，两种电机的电机支架是通用的（欣薇电子科技 N20减速电机座，单价0.47元）。因为买不起TB6612或DRV8833，所以驱动芯片使用单价0.58元的TC1508。这个芯片电路很简单，而且易于使用。

2.3 传感

搭载BMP180监测环境温度和海拔高度，搭载MPU6050获取RPY角，使用MCU ADC监测电池电压。

 

车体后部装有1个HC-SR04超声波传感器作为倒车雷达。距离障碍物30cm、10cm时发出第一级、第二级警报，距离障碍物6cm时停车避障。当然，如果用户需要撞向障碍物，可以继续发出指令，智能车无视警报继续倒车，毕竟最终决定权在用户手中（如果让车子自动前进远离障碍物，岂不是剥夺了用户的选择权）。

 

循迹功能我感觉用处不大，所以精简了相关设计。车体前方装有1个红外传感器（网上很容易买到的那种），支持1路红外循迹。按下梁山派上的KEY_UP启动循迹模式。

 

2.4 声光效果

搭载0.96寸OLED屏幕实时显示电池电压、超声波测距结果、温度和海拔高度。使用WS2812灯条（老五0.8元的WS2812灯条卖了2.5年还没卖完呢）作为车灯，开启后，最左侧1个绿灯，最右侧1个红灯，可以选择打开其他5个灯珠。

 

搭载1个高电平触发的无源蜂鸣器发出倒车报警音效（捡来的时候低电平触发，自行改成高电平触发）。以及1个LM4871功放，使用MCU的DAC+DMA实现音乐播放。功放模块的具体电路请看我上一个开源项目 LM4871功放 - 嘉立创EDA开源硬件平台 (oshwhub.com)。

 

2.5 控制交互

使用JDY31蓝牙串口模块，实现蓝牙遥控功能。该模块与电脑配对后，按照普通串口的方式使用。

 

使用CI-03T语音识别模块，实现语音控制功能。该模块上手难度低，厂商提供了指令开发平台，无需任何编程即可实现所需功能。

 

使用ESP-01S Wi-Fi模块，实现Wi-Fi控制功能。使用Arduino编写程序，使得该模块开启热点和发布1个html网页。电脑或手机连接该热点，通过网页实现智能车行进、云台角度、灯光和音效控制，并且展示智能车采集的电池电压、超声波测距、温度和海拔高度，以及RPY角度信息。

 

Html网页是一种跨平台的通用性智能车控制方案，无需安装任何APP即可在笔记本电脑或智能手机上正常使用，具备优异的通用性、便捷性。

 

上述三种控制方式互不冲突。

 

2.6 云台与图传

使用2个SG90舵机驱动一个2自由度舵机云台，云台支架在科彦立旗舰店有售，2.1元1个。安装时最好准备一个锉刀，然后耐心打磨舵机臂。

图传的话，和梁山派没啥关系，我把Sipeed M1s Dock当图传用，具体介绍请看https://www.eetree.cn/project/detail/1483，这里不展开。如果用esp32-cam应该也可以的，只要5v供电，耗电不要太大即可。手机太重，应该不行。

 

三、引脚分配

电机：

左前 A: PB9, T1CH1; B: PE6, T8CH1

左中 A: PA1, T4CH1; B: PA6, T2CH0

左后 C: PB0, T2CH2; D: PB11, T1CH3

右前 A: PB15, T11CH1; B: PB6, T3CH0

右中 A: PB10, T1CH2; B: PA7, T2CH1

右后 C: PA3, T4CH3; D: PA2, T4CH2

舵机：

旋转 PB3, TICH1, 接5V

俯仰 PC6, T7CH0, 接5V

图传接5v

传感：

HC-SR04 TRIG: PC10, ECHO: PC12，接3.3V

BMP180 SDA: PF8, SCL: PF10, 接5V

MPU6050 SDA: PB8, SCL: PB5，接5V

红外巡线 PF9，接3.3V（启动巡线的按键PA0）

GD32 ADC PC4, ADC01_IN14

声光：

蜂鸣器 PF7, T10CH0, 接5V

LM4871功放 PA4, DAC_OUT0, 接5V

OLED SCL: PA8, SDA: PC9, 接5V，VCC和GND的顺序根据所用屏幕设置

WS2812 PC3, 接5V

控制：

JDY-31 PD2, UART4_RX(改原理图和电路图)

CI-03T PC11, UART3_RX

ESP-01S PG14, USART5_TX ; PG9, USART5_RX

 

四、部分安装说明

智能车分成上下两块板，上下板的电路和PCB请看原理图。对于下面一块板，需要切下两块小板垫在前轮安装孔，否则高度不对；然后两块板用中间两个轮子的安装口，通过螺丝紧密固定。左边3个电机（的驱动芯片）用1个IP5306供电，右边用另一个IP5306，如示意图所示。上下两块板通过M2铜柱固定，需要一些M2螺丝和螺帽。

安装时XH2.54插座的方向请务必自行确认好，不要管PCB上的标识！

OLED屏幕安装时，请根据手上的0.96寸屏幕选择VCC和GND的顺序。将J01和J02对应连到VCC或GND即可。

CI-03T语音模块在安装时请按照示意图焊接排针，并连接5V电源

车体结构示意图，仅供参考。

 

五、部分程序说明

Wi-Fi、蓝牙、语音模块通过发送串口指令实现控制功能。使用switch…case…语句完成指令识别。例如蓝牙控制的代码：

另外，使用Arduino编译ESP-01S的程序时，首先用ANSI格式编辑ino文件然后在IDE中直接打开编译下载，否则中文乱码。

 

六、注意事项

• 前进和后退时车体会莫名往右偏一下，原因未知，可能是供电不足，最好是电机和MCU，上下两块板分开1S供电，尤其是在使用图传模块时。
• 为了安全，智能车不用时务必拔掉18650电池。
• 安装时XH2.54插座的方向请务必自行确认好，不要管PCB上的标识！
• 传感器的安装位置和连线可以“飞线+洞洞板”，自行选择，我只是给出一种可行的安装方案。

 

七、致谢

本项目的GD32程序一部分使用了zwt0226的开源工程https://oshwhub.com/zwt0226/wen-tao-di-xiao-bai-zhi-neng-ju，在此表示感谢。