打造一个具有蒸汽朋克风格的移动机器人

我正在打造一个具有蒸汽朋克风格的移动机器人。过去我曾制作过许多机器人，但这次我希望赋予它独特的风格和个性。这个机器人将采用模块化设计，通过组合各个模块来完成整体结构。模块包括大脑模块、电源模块、电机/驱动模块、面部模块等。我喜欢创造看似有生命、具备个性并能以某种方式表现出认知能力的机器人，让观察者能够赋予其一定的智能。因此，我在设计中加入了面部特征，并赋予机器人基本的人机交互功能。同时，我也选用了传感器，希望能让机器人能够以半智能化的方式自主移动。

第一个任务是将DRV8833电机驱动器连接到ESP32和电机上。接着，我需要为驱动器供电，以提供合适的电压来驱动电机。借此机会，我将一块7.4V锂离子电池连接到驱动器，并接入一个稳压器，以便后续为整个机器人供电。我还加装了一个分压电路，以便在项目后期让ESP32监测电池电压。之后，便可以使用PWM控制电机的旋转方向和转速。

在我的许多移动机器人项目中，我都避免使用编码器。尽管它们对于精确的运动控制通常必不可少，但我一直觉得将它们集成到设计中非常困难，且管理起来更加复杂。我一直希望找到一种更好的方式来控制电机并测量机器人的位置，比如利用视觉或其他传感器。结果发现，编码器确实有其存在的必要性，因为它们是实现精确电机控制和测量行驶距离最简单的方法。因此，我需要为本项目找到一种整合编码器的解决方案。我最终选择了AS5600磁性编码器，并找到了一种巧妙的方式将其连接到我所使用的廉价TT齿轮箱上：一个3D打印的支架用于固定编码器模块，以及一个连接磁铁的耦合件，两者配合即可完成任务。

这些编码器在成本方面具有很高的分辨率，尤其与简单的带槽盘式编码器或其他低成本解决方案相比。使用它们，我能够实现直流电机的闭环速度控制，并确保可以将这一功能与其他已连接到ESP32的组件集成在一起。

我制作的第一个模块是拟人化的“大脑”。这是一个用于ESP32板的3D打印外壳，连接线路布置在壳体外部，以便连接传感器和其他模块。我力求让这个模块不仅功能实用，同时也能符合我所追求的设计风格。在面包板上测试了大部分电子元件，并连接到了ESP32。这一步的目的是确保所有部件能够协同工作，同时了解需要为ESP32连接多少接口。这让我得以为我的新机器人设计“大脑”模块。我称之为“大脑”的是一个仿蒸汽朋克风格的外壳，用于容纳ESP32主板。设计中，ESP32电路板被安置在壳体内，电线从一个简单的接口板延伸至外壳外部。这些电线再通过插头连接到其他模块，使它们能与ESP32“大脑”相连接。

为了遮盖从ESP32主板到各插头之间的单根电线，我首先使用了一些电缆扎带将电线分组成类似线缆的结构。这种做法看起来很酷，但我还尝试过用编织线(wiring loom tape)作为替代方案，我觉得它效果更好，外观也一样炫酷。我选择以这种方式连接ESP32，主要是出于美观考虑，因为我希望看到电线从外壳中伸出的样子，就像管道从锅炉里流出，或像神秘装置伸出奇怪触手一般。希望至少能捕捉到其中一种视觉上的相似感。我还用螺母和螺栓在模块顶部加了一点触控输入，以呼应蒸汽朋克的氛围，因为在我看来，这就像一个蒸汽压力调节器的顶部。

接下来我将进入机械设计部分。我希望这个机器人采用模块化设计。我会设计一个“大脑”模块，用于容纳ESP32，并提供连接其他模块的接口。同时，我会制作一个“电源”模块，包含电池和供电组件。还有一个“执行器”模块，作为齿轮电机和编码器的独立外壳，根据需要连接齿轮和轮子。这样，各个模块可以连接到底盘上，最终组装成完整的机器人。目前我还不清楚这些模块如何组合在一起，但有意以这种方式进行构思。我选择蒸汽朋克风格来支持这种设计理念——通过一系列模块的组合，形成一个整体，而无需预先设定固定的设计结构。与现代简洁设计中所有部件隐藏在单一外壳内的做法不同，我希望每个模块都能清晰地呈现其自身特征。至少目前这就是我的计划……

本文编译自hackster.io