做了个桌面机器人，也可以是“电子宠物”

参考了Anki公司Cozmo机器人的外观设计。

*图片来源自百度，仅对文中提及的“Cozmo机器人”起到说明作用，侵删

它实现了这些功能：

功能/亮点

• 手机遥控RC：机器人拍摄实景，手机可查看实景并控制机器人行动
• 局域网图传
• 语音交互：能和机器人聊天！通过ESP32的语音唤醒+识别
• 魔方与机器人交互、UI交互
• 具备3个自由度(手臂2个、头部1个)：使用自己修改的特制舵机支持关节角度回传

硬件设计

机器人主要由【头部+底盘】两部分组成，共6块PCB：

Chassis-board 原理图

Chassis-board PCB图

Cube 原理图

Cube PCB图

Cube-usb-ttl 原理图

Cube-usb-ttl PCB图

head-board 原理图

head-board PCB图

lcd-board 原理图

lcd-board PCB图

servo-board 原理图

servo-board PCB图

1.电路设计说明

• 设计软件：嘉立创EDA
• 机器人头部主控：ESP32-S3，担任 “大脑” 进行UI交互、网络通讯、轻量化AI处理
• 机器人底盘主控：STM32F103，担任 “小脑” 进行运动控制
• 魔方主控：ESP32-S3
• 参与活动：星火计划，活动已提供：3次3D外壳打印（共计717元）3次SMT（共计2250元）等耗材费用

2.选型说明

①机器人底盘为什么选择STM32F103作为主控？

第一，机器人的底盘设计，需要满足以下基础功能：

• 支持1路串口 MSH 交互（用过rtthread的同学知道有多香）
• 与头部开发板进行通讯（串口）
• 支持串口OTA升级固件
• 支持激光测距，实时检测掉落
• 控制两个 I2C 总线舵机
• 可通过幻彩灯带 WS2812 显示状态
• ADC电压采集测量
• 控制两个电机+采集编码器计数
• 可以检测机器人的状态（拿起、被摇晃等）

于是，诞生了以下几点硬件需求：

• 至少2路串口
• 至少2路 I2C 总线
• SPI/PWM驱动WS2812
• 1路ADC
• 2路硬件编码器接口
• 4路PWM输出

而 STM32F103RCT6：

• 资源符合本项目需求，没有太多资源冗余
• 价格可以接受
• ST的芯片成熟度较高（主要是软件）

由此，最终底盘主控选择了STM32F103RCT6

②机器人头部为什么选择ESP32-S3作为主控？

头部PCB实物图

头部PCB实物图

第一，机器人的头部设计，需要满足以下基础功能：

• 支持1路串口MSH交互
• 与底盘进行通讯（串口）
• 驱动一路 I2C 总线舵机
• 算力不能太弱（需部署语音识别等算法）
• 支持无线协议（遥控、图传）
• 支持摄像头 DCMI 接口
• 可以流畅显示 UI 动画
• 可以播放音频（I2S/DAC）

于是，诞生了以下几点硬件需求：

• 至少2路串口
• 至少2路 I2C 总线
• 需要自带无线射频功能
• 需要支持 DCMI/MIPI-CSI 接口
• 需要支持高速率 SPI/RGB/MIPI-DSI 接口
• 需要支持 I2S /高分辨率 DAC 接口

而 ESP32-S3：

• 价格合理
• 乐鑫的软件成熟度较高（ESP-IDF）
• 算力较强，有较为完善的AI端侧算法支持
• 自带 Wi-Fi 协议栈，带宽符合应用需求
• 支持 DCMI 接口用于图传

因此，底盘采用的主控是 ESP32-S3

③机器人控制板为什么选择ESP32-S3作为主控？

第一，机器人的手臂&头部控制板的设计，需要满足以下基础功能：

• 作为I2C从机使用，主机采用I2C控制从机的舵机运动

• 控制舵机中的电机运动
• 需要支持力反馈
• 需要可以精准控制舵机运动

于是，诞生了以下几点硬件需求：

• 支持硬件 I2C 从机协议
• 支持至少2路 PWM
• 支持 ADC 采样

而 STM32F030F6：

• 资源符合本项目需求，没有太多资源冗余
• 价格可以接受
• ST的芯片成熟度较高（主要是软件）

因此，底盘采用的主控是STM32F030F6

软件设计

项目提供配套【开发资料】和对应【SDK】以供二次开发：

参考开源资料：
https://oshwhub.com/rbbbb/ATom-Bot

【正文完】

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