机器人火了，树莓派、Arduino、ESP32的开源项目也火了

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电子工程世界

2025-01-17 08:00发布于黑龙江电子工程世界官方账号

Waveshare 近期推出了一款专为驱动DDSM400 轮毂电机而设计的紧凑型 Raspberry Pi DDSM（直驱伺服电机）电机驱动器——DDSM Driver HAT (B)。
树莓派 HAT（Hardware Attached on Top）是一种专为树莓派设计的附加板，通过标准化的物理和电气接口来增强树莓派的功能。      
直驱伺服电机直接连接负载，中间没有诸如皮带、链条、齿轮等传动装置。它的工作基于电磁感应原理，当定子绕组通电时，会产生旋转磁场。这个旋转磁场会与转子上的永磁体相互作用，从而产生转矩，驱动转子直接带动负载旋转。具有高精度、高动态响应、高刚性、低噪音及低震动等优势。
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基于 ESP32 的强大性能



DDSM Driver HAT (B) 基于 ESP32 MCU 构建，搭载的是 Espressif Systems ESP32 - WROOM - 32E 无线 MCU，双核 Tensilica LX6 微控制器，拥有 4MB 闪存。支持 2.4 GHz WiFi 和蓝牙 LE 连接，内置 PCB 天线，为无线通信提供了稳定可靠的保障。该开发板支持有线（USB 和 UART）和无线（2.4GHz WiFi）通信方式，为用户在不同场景下的使用提供了极大的便利。    
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开发板上还设有一个物理拨动开关，用户可通过它在 ESP32 控制或 USB 控制模式之间自由选择。在 ESP32 控制模式下，用户能够借助内置的 Web 应用程序对设备进行控制；而在 USB 控制模式下，则可以通过主机发送 JSON 命令，经由 USB 实现对电机驱动器的操控，主机支持Raspberry Pi 5或Raspberry Pi 4B。
XT60 连接器用于为开发板供电，同时通过连接到 ESP32 的 USB - C 端口，可对其进行编程。    

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规格参数     
从规格上看，DDSM Driver HAT (B)电机驱动器具备板载 6 通道电机接口，最多能够容纳 6 个 DDSM400 轮毂电机，为多电机驱动提供了可能。在主机接口方面，通过 UART 与 Raspberry Pi 通信，同时设有两个 USB - C 端口，一个用于对 ESP32 模块进行编程，另一个用于控制 HUB 电机。此外，开发板上还配备了重置和启动按钮，方便用户操作。         
在电源供应上，该开发板通过 XT60 5.5 x 2.5mm 电源插孔提供 9V ~ 28V DC 的输入，并且通过集成的 5V 降压调节器为 Raspberry Pi 供电 。其 PCB 尺寸为 85 x 57 毫米，安装孔直径 3 毫米，安装孔间距 58 x 49 毫米，紧凑的设计便于在各种项目中进行安装和使用。             
适配 DDSM400 轮毂电机          
DDSM400 直驱伺服电机作为专为遥控车、机器人和自动化设计的紧凑型一体式轮毂电机。其直驱设计摒弃了减速器的使用，实现了零间隙、低噪音以及高达 99.99% 的效率。该电机融合了 PMSM、编码器和伺服器，运行速度范围从 100 RPM（额定扭矩）到 400 RPM（空载）。借助 LIN 总线通信，DDSM400 不仅支持多电机控制，还能实时反馈位置、速度等重要信息。并且，其具备 IP54 防护等级，坚固耐用，能够轻松与机器人底盘或 UGV 悬架集成，适用于各类对精确性和高效性要求较高的应用场景。          
多样的控制工具与软件          
为了更好地控制 DDSM400 轮毂电机，Waveshare 提供了丰富多样的工具和软件。电机驱动板出厂时已加载 ESP32 固件，用户可通过 Web 应用程序或有线连接，使用 JSON 命令对电机进行控制，这些命令能够实现设置电机 ID、启用或禁用电机、切换模式以及控制速度等功能 。此外，用户还能够将自定义固件上传到 ESP32，以获取更高级的控制功能。该板还支持 ESP - NOW 进行远程通信和控制，同时提供了不同的 Python 脚本用于更多控制操作，以及串行调试工具用于故障排除。          
目前，DDSM Driver HAT (B) 在亚马逊和 AliExpress 均有销售，售价分别为 31.99 美元和 22.60 美元。此外，还可以购买 DDSM400 轮毂电机（亚马逊售价 37.99 美元，AliExpress 售价 27.89 美元）以及轮毂电机的悬架。  
随着机器人行业的爆火，目前已有多款支持开源开发的电机项目启动，非常适合教学或爱好者们尝试，以下是节选的部分项目。    


Adeept Robot HAT for Raspberry Pi



Adeept Robot HAT V3.0 是一款电机和传感器驱动器HAT，支持 Raspberry Pi 5、Pi 4 和 Pi 3 型号。该板具有一系列接口，可访问传感器和电机控制器，包括 16 个伺服电机端口、一个三通道线路跟踪传感器、一个超声波传感器、红外接收器、WS2812 RGB LED 等。此外，该板还具有一个集成的 8.4V 电池充电器和一个用于充电的 Type-C 端口。从而轻松构建 DIY 机器人和智能汽车项目。
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传感器：3CH 巡线传感器、超声波测距传感器、MPU6050六轴（陀螺仪+加速度计）、光追踪传感器端口、红外接收器。          
电机驱动器：4x 高功率直流电机驱动器、带 PCA9685 的 16x 伺服电机驱动器。


Arduino Alvik



Arduino Alvik 是一款专为 STEAM 教育设计的三轮机器人。    
Arduino Education 的 Arduino Alvik 是一款三轮教育机器人，最初在伦敦的 Bett 2024 展会上亮相，旨在教授机器人技术、编程和其他 STEAM 科目。
该机器人基于 Arduino Nano ESP32 开发板，附带 Arduino Education 团队与教师合作设计的一套十九节课程，以便学生可以学习物联网的基础知识、开始使用 MicroPython，并熟悉各种物理和工程概念。
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主板：Arduino Nano ESP32
传感器：包括 ToF 测距传感器、线路跟踪传感器、6 轴加速度计和陀螺仪、接近传感器和颜色传感器。


XGO-Rider



XGO-Rider 是一款两轮自平衡机器人，配备 ESP32 控制器（用于电机和伺服控制）、USB-C 充电等。并且可以选择 Raspberry Pi CM4 模块或 BBC Micro:bit 板（用于显示、音频和摄像头）（仅限 CM4）。    
这不是陆吾智能推出的第一款机器人，该公司在 2021 年推出了XGO-Mini机器狗，随后又推出了搭载 Raspberry Pi CM4 的XGO 2 台式机器狗（配有手臂）。新款 XGO-Rider 以这些早期型号为基础，但外形不同，从四足机器人转变为两轮自平衡机器人设计，具有许多相同的功能，包括在 Raspberry Pi CM4 上运行的 AI 视觉。
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Waveshare UGV Rover



Waveshare UGV Rover – 基于 Raspberry Pi 4/5 和 ESP32 构建的 6 轮 AI 机器人。
Waveshare UGV Rover 是一个基于 Raspberry Pi 4 或 5 以及 ESP32 模块的 6 轮机器人平台，专为远程探索、物体识别和自主导航而构建。由于该平台的源代码将是开源的，因此它还可用于教育目的、编程、机器人技术、AI 实验和许多其他应用。          
这款无人地面车辆 (UGV) 探测车采用 2 毫米厚的铝制车身、六个 80 毫米减震轮胎和由 ESP32 子控制器控制的四轮驱动系统。子控制器还处理传感器、激光雷达、摄像头等。探测车的大脑或主控制器是 Raspberry Pi SBC（Pi 4B 或 Pi 5），主要处理计算机视觉和机器学习操作。    
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SunFounder GalaxyRVR



SunFounder GalaxyRVR ——一款用于教育的 Arduino 可编程火星探测器机器人。   
SunFounder 向我们发送了 GalaxyRVR 6 轮机器人以供评测。它看起来像 NASA 的火星探测器机器人，但是是针对教育市场的，配有 Arduino UNO R3 兼容板和用于 WiFi 连接和视频捕获的 ESP32-CAM 板。          
GalaxyRVR 机器人套件可以通过 WiFi 传输视频信号，以便使用移动设备或平板电脑探索地球，并且可以通过伺服电机上下调整摄像头。该机器人由太阳能电池板和电池供电，并配备避障和超声波模块等传感器。    
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其中的ESP32-CAM组件
ESP32 -CAM是一款小型 OV2560 相机模块，配备 ESP32-S WiFi 模块和 microSD 卡插槽，用于存储用相机拍摄的图像。其尺寸为 27 x 40.5 x 4.5 毫米，仅消耗 6 毫安电流。    
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Waveshare 串行总线伺服驱动器



Waveshare 最近推出了串行总线伺服驱动器，串行总线伺服驱动器 HAT (A) 可同时驱动最多 253 个伺服器。伺服可以通过 Pi SBC 通过 UART 或 USB 进行控制，也可以用作机器人项目的独立控制器。该板具有 9 至 25 伏的宽输入电压范围，并配有板载 XT60 连接器、螺丝端子和 DC 筒形插孔，其中任何一个都可以用作电源输入。除此之外，该板还配有 RS485 端口、TTL 伺服接头和 UART 控制开关，方便使用。    
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CPU采用了乐鑫ESP32-WROOM-32双核 Tensilica无线微控制器


总结



随着机器人的火热，电机驱动越来越重要。电机是机器人动力与运动的基础保障，能实现精确运动控制与适配动力输出。同时，它对能源管理至关重要，有助于节能优化与能量回收。此外，在系统集成方面，电机驱动关乎硬件与软件的集成，以及系统稳定性的维护，其稳定运行直接影响机器人的可靠性。
因此，了解更多的开源电机驱动相关知识，正是机器人开发所必须的。无论是树莓派，Arduino或者乐鑫，都是开源友好型的机器人开发必选项。    
编译自CNX-Software


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