基于ESP8266和柔性传感器的手套，通过WiFi TCP/IP客户端-服务器通信控制四轮驱动机器人

手套式机器人控制器(简称手套)是系统的一部分，该系统包括一个四轮驱动机器人(简称机器人)和一个耳机，用于发送语音指令并实时可视化机器人的参数(如温度、速度等)。

手套被设计用于手动控制机器人的位移(方向和速度)：

•前进/后退

•左转/右转

•左右移动

因为我对基于传感器的控制设备非常感兴趣。

手套和机器人均连接至作为接入点的耳机，通过Station设备实现通信。手套通过TCP/IP客户端-服务器C应用程序向耳机发送位移指令，耳机再将指令转发给机器人。

尽管该手套是专为控制机器人而设计的，但其应用也可扩展到其他通过WiFi获取数据并相应操作的系统。

功能视图

拇指、食指和中指用于控制机器人的位移。用户必须先用拇指操作并保持其位置，以指定模式：

•直线

•旋转

•翻译

然后根据中间的|/index，机器人将朝那个方向移动：

•直线：前进/后退

•转向：左/右

•左/右

以与弯曲相关的速度。

为了能够以这种方式控制机器人的位移，每个手指都配备了弯曲传感器(一种电阻随弯曲程度变化的装置)。通过读取弯曲传感器的弯曲值，生成位移指令，再通过Wi-Fi发送至耳机(接入点)，然后传送给机器人。连接状态(在线/离线)以及每个弯曲传感器的原始弯曲值会显示出来，用于调试和验证。同时还会监测锂聚合物电池的电压，并以百分比形式显示其容量的大致估算值。

硬件

每个柔性传感器都是电压分压器的一部分，用于提供0V到1V的模拟数据，以符合ESP07S 10位0-1V ADC的电压范围。电压分压器还用于监测锂聚合物电池(LiPo)的电压。通过两个GPIO控制的模拟多路复用器用于读取不同的电压值。使用I2C接口的SSD1306 128x32 OLED显示屏来显示信息。

电源由一个4.2V/600mAh的锂聚合物电池和一个3.3V/600mA的DC/DC转换器提供。手套的开关使用的是“扁平”按压按钮开关(参见图3右下角)。

手套的编程通过一个微型USB连接器(参见图3，左下和右下)以及直接连接到ESP07S收发引脚的USB转串口桥接器(CH340C)完成。

我选择ESP07S是因为使用外接天线后，WiFi信号得到了改善。

为了方便戴上手套，加装了拉链扣(见图3上部)。

电子设计使用KiCAD v8在基于Ubuntu 22.04LTS操作系统的台式电脑上完成(请参见项目文件的.zip附件)。

PCB(见图4)由JLCPCB生产。可以选择让JLCPCB进行元件焊接，但我喜欢自己动手焊接，因此决定自行完成。

软件

使用了Espressif ESP8266 SDK IDF，并结合C语言(请参见项目.zip文件)。

RTOS管理三项任务：

•每50毫秒采样一次柔性传感器和锂聚合物电池的输出电压

•通过Wi-Fi发送命令(每50毫秒一次)

•每50毫秒显示一次数据

1.抽样

食指、中指和拇指具有固定的静止位置，该位置设定为不弯曲(参见图1)。这三根手指每50毫秒由ADC依次采样一次。然而，当食指或中指的位置与静止位置不同时，仅该手指会被采样，直到其再次回到静止位置为止。通过这种方式，位移速度取决于手指的弯曲程度。

示例(带翻译模式)

当选择平移模式时，拇指应弯曲。在保持拇指位置的同时，可由食指进行向左平移。若要实现向右平移，则需先将食指回到原位，再弯曲中指。

2.通过WiFi生成并发送命令

采样到的食指/中指值与模式共同定义命令。如果该命令与之前生成的命令不同，则通过Wi-Fi发送。这样可以避免连续多次发送相同的命令。

改进

尽管手套功能齐全，但仍会进行多项改进。其中包括：

•模拟多路复用器将被一个12位I2C ADC(ADS1015)所取代。

•这将简化采样处理，节省PCB空间，并受益于更宽的电压范围(0-3.3V)。

•我最初使用模拟多路复用器，因为我希望利用集成的ESP07S 10位ADC。

采用不同的柔性传感器采样策略

•为了改善柔性传感器连接器与PCB之间的连接。由于电缆是缝合的，手指移动的方式可能会影响连接效果。

•在PCB上添加一个锂聚合物充电模块

本文编译自hackster.io