基于ESP32開發的螞蟻機器人方案

Maker: Markus Opitz／譯：趣無盡 Cherry（轉載請注明出處）

螞蟻是一種神奇的多足生物，它們只需要很少的資源，就可以做很多事情。本期項目中的螞蟻機器人是基于 ESP32 開發的。

一般來說，許多六條腿的機器人每條腿最多需要三個舵機，那么總共就需要 18 個舵機，這會消耗了大量的能量，也與螞蟻本身的體型相沖突。

但在這個項目中只用到三個舵機、一個夾具和一點機械設備，就實現了一只極簡主義的螞蟻機器人，除開電池，重量約 114 克。

組件清單

SG90 舵機 x 3
ESP32-C3 XIAO 或其他 ESP32/ESP8266 板 x 1
回形針 x 若干
小螺絲 x 若干
5V 降壓轉換器 MP1584 x 1
9V 或 7.4LiPo 電池 x 1

3D 打印部件

所有的零部件使用 Tinkercad 設計并使用 Ultimaker Cura 制作。

安裝螞蟻軀干部分

使用鉗子或者鋸和銼刀拆下所有舵機上的凸舌。


如圖所示，將打印底部支架用兩個尖頭螺釘固定到舵機 2 上，舵機的中間是可以擺動。它還有一個小蓋子，稍后用螺絲固定。

再用熱膠固定舵機 1 和舵機 3 以及舵機 2 的蓋子。


安裝腿部零件之前，舵機必須居中。因此，可以使用小程序 centregs.ino 將舵機設置為 90。

安裝舵機和腿部
每個舵機帶動一對腿，前后移動幾度。舵機 1 和舵機 3 會同時移動，所以可以考慮在微控制器上使用相同的引腳去控制。


舵機 2 是以相反的方向移動，并且擺動時會將腿正確的牽引到地面。這種擺動是由連接到舵機 1 的回形針產生的。
將每個支腿安裝到舵機上，可能還需要鉆孔。


安裝機械部分
安裝時使用螺釘和回形針，通過腿的安裝板將舵機 1 連接到舵機 2 的蓋子上。這樣就可以跟舵機 1 同步同角度傾斜。



安裝頭部和夾子

頭部的夾子造型其實不是必須的，但它有很好的額外功能。

將不帶臂的舵機安裝到框內。首先將舵機設置為 90（可參考 centreslegs.ino）。將合適的夾子零件放在齒輪上，并用舵機螺釘固定。然后把第二部分放在軸上。


用熱膠水將夾子倒置地粘在頭部，然后合上頭部。把頭放在軀干的頂部，并用膠水粘牢。


安裝尾部電池
將尾部連接到軀干上并粘合。它將容納電池和微控制器。

電路和軟件

9V 的電池能夠為舵機提供足夠的能量，但電壓必須通過降壓轉換器降低到 5V。


四個舵機的電源通過 5V 并聯運行，數據線連接到 ESP32 開發板。它不需要更多的連接。不過，它還可以連接到傳感器或 LED。

將文件名為 “Blue_Ant-RemoteXY.ino” 傳輸到 ESP32 開發板。同時遙控器已經包含在程序中?？蓞⒖糋etting-Started-With-ESP32-C3-XIAO

適用于 ESP32-C3 的舵機庫：ESP32C3Servo

/*
/ Blue Ant (2023) Markus Opitz
*/
// ************ RemoteXY *************
#define REMOTEXY_MODE__ESP32CORE_BLE
#include 
#include 


// RemoteXY connection settings
#define REMOTEXY_BLUETOOTH_NAME "ESP32-C3_Remote"


// RemoteXY configurate  
#pragma pack(push, 1)
uint8_t RemoteXY_CONF[] =   // 43 bytes
  { 255,3,0,0,0,36,0,16,202,1,5,32,17,37,30,30,2,26,24,4,
  128,13,23,37,6,2,78,129,0,3,3,24,6,165,66,108,117,101,32,65,
  110,116,0 };
// this structure defines all the variables and events of your control interface
struct {


    // input variables
  int8_t joystick_1_x; // from -100 to 100  
  int8_t joystick_1_y; // from -100 to 100  
  int8_t slider_1; // =0..100 slider position
    // other variable
  uint8_t connect_flag;  // =1 if wire connected, else =0
} RemoteXY;
#pragma pack(pop)
// *************************


// ************************* Servos
#include 
Servo servo1;  Servo servo2;  Servo servo3;  // Servo3 is attacheched to same pin as Servo1 !!!
Servo Jaws;
int pos1, pos2;    // variable to store the servo position
int centerpos = 90;
int minpos = centerpos-12;
int maxpos = centerpos+12;
int gripper;
//int speed1;




void setup() {
  Serial.begin(115200);
  servo1.attach(2); servo2.attach(3); servo3.attach(4);  //Servo3 can be attached to same pin as Servo1 //GPIOs on ESP32-C3!
  Jaws.attach(5);
  delay(2);
  servo1.write(centerpos);servo2.write(centerpos-7);servo3.write(centerpos);  //center all servos
  Jaws.write(centerpos);
 delay(3000);


 RemoteXY_Init ();
}




void loop() {
   RemoteXY_Handler ();


    if ((RemoteXY.joystick_1_x) < -30) {
      //Serial.println("<-- left   ");
      left(16);
    }
    if ((RemoteXY.joystick_1_x) > 30) {
      //Serial.println("  right -->");
      right(16);
    }
    if ((RemoteXY.joystick_1_y) < -30) {
      //Serial.println(" backwards ");
      // not yet installed
    }
    if ((RemoteXY.joystick_1_y) > 30) {
      //Serial.println(" ^forward^ ");
      forward(16);
    }
    gripper = map((RemoteXY.slider_1), 0, 100, 75,105);
    Jaws.write(gripper);
    delay(1);
}




void forward(int speed1) {       //speed1 in ms as delay between steps


  for (pos1 = minpos; pos1 <= maxpos; pos1 += 2) {
    pos2 = map(pos1, minpos, maxpos, maxpos, minpos);


    servo1.write(pos1);servo3.write(pos1);Serial.print(pos1);Serial.print("  ");  // front/rear legs
    servo2.write(pos2);  Serial.print(pos2); Serial.println("");                  // center legs
    delay(speed1);
  }


  for (pos1 = maxpos; pos1 >= minpos; pos1 -= 2) {
    pos2 = map(pos1, minpos, maxpos, maxpos, minpos);


    servo1.write(pos1);servo3.write(pos1);      // front/rear legs
    servo2.write(pos2);
    delay(speed1);
  }
}




void right(int speed1) {           //speed1 in ms as delay between steps


  for (pos1 = minpos; pos1 <= maxpos; pos1 += 2) {
    pos2 = map(pos1, minpos, maxpos, maxpos, minpos);


    servo1.write(pos1+10);servo3.write(pos1+10);  // front/rear legs
    servo2.write(pos2+10);                           // center legs
    delay(speed1);
  }


  for (pos1 = maxpos; pos1 >= minpos; pos1 -= 1) {
    pos2 = map(pos1, minpos, maxpos, maxpos, minpos);


    servo1.write(pos1+10);servo3.write(pos1+10);      // front/rear legs
    servo2.write(pos2+10);            
    delay(speed1);
  }
}


void left(int speed1) {               //speed1 in ms as delay between steps


    //pos2 = maxpos + 1 -7; //-8 is to correct center position
  for (pos1 = minpos; pos1 <= maxpos; pos1 += 1) {
    pos2 = map(pos1, minpos, maxpos, maxpos, minpos);


    servo1.write(pos1-10);servo3.write(pos1-10);  // front/rear legs
    servo2.write(pos2-10);                           // center legs
    delay(speed1);
  }


  for (pos1 = maxpos; pos1 >= minpos; pos1 -= 2) {
    pos2 = map(pos1, minpos, maxpos, maxpos, minpos);


    servo1.write(pos1-10);servo3.write(pos1-10);      // front/rear legs
    servo2.write(pos2-10);            
    delay(speed1);
  }
}

源碼文件在這里可以下載：
https://make.quwj.com/project/475

遠程控制

遙控器已包含在代碼中。
在 https://remotexy.com/ 中，你可以為智能手機遙控器創建自己的界面，并將其插入到程序“Blue_Ant-RemoteXY.ino” 中。


在智能手機上安裝應用程序，激活藍牙，打開 “RemoteXY”，搜索并與配對 “ESP32-C3_Remote” 。

完成

現在你可以啟動這只螞蟻，等待片刻，激活應用程序，它就可以跑起來了。