构建具有Wi-Fi远程控制的低成本球形机器人

这是一个简单但功能强大的项目，展示了球形机器人的潜力，以及自己制造一个球形机器人是多么容易。

一切是如何开始的

我一直着迷于非传统的机器人设计，尤其是球形机器人。它们独特的外形使它们能够在任何方向上流畅地移动，导航狭窄的空间，甚至在崎岖的环境中发挥作用。但是，尽管它们很有吸引力，球形机器人往往看起来很复杂，制造起来也很昂贵。

这就是这个项目的由来。我想证明任何人都可以用一些现成的组件、基本的工具和一点创造力来制造一个功能性的球形机器人。我们的目标吗?为了展示这种机器人设计的简单性，多功能性和实用性，而不会破坏银行。

设计与施工

机器人的外壳是一个直径为20厘米的透明有机玻璃球体。这是一个完美的尺寸：足够紧凑，便于操作，但足够大，以容纳所有的内部组件。这种透明性也使得在测试和故障排除过程中很容易监控内部发生的情况。

内部结构

机器人的核心是一个简单的木块，尺寸为6x6厘米，作为主底盘。在这个块上，我安装了两个直流电机，每边一个，用螺丝固定。电动机水平排列，它们驱动内部系统的运动，从而使球体滚动。

在木块下面是一个加重的元素——一个滑板轮，它有双重功能：它作为平衡物来稳定机器人的运动，它也有助于将重心向下移动，提高牵引力和控制力。

在块的背面，我安装了一个9V电池，为电机和微控制器供电。

电子与控制

机器人的大脑是一个nRF9151 -一个微控制器处理LTE和GPS，与电机控制通信。它连接到一个L298N电机驱动器，该驱动器控制两个直流电机。

•单片机：nRF9151 + ESP01

•电机驱动：L298N双h桥

•电机：两个基本直流减速电机

•电源：单节9V电池

所有组件都以紧凑高效的布局连接在一起，将重量和空间使用降至最低。

注意：需要将GPIO输出设置为3.3V

通过TCP进行远程控制

由于TCP连接，远程控制机器人变得简单而强大。ESP-01模块通过UART连接到nRF9151，创建自己的Wi-Fi网络并启动TCP服务器。一旦连接到机器人的网络，任何设备都可以使用基本的TCP客户端发送纯文本命令，例如/go、/back、/left或/right。

这些命令从ESP-01传递到nRF9151，然后nRF9151激活适当的电机或执行器。这种设置允许完全的远程控制，而不需要应用程序或复杂的配置-只需Wi-Fi和TCP客户端。

这使得机器人完全可以远程控制，不需要额外的应用程序或复杂的软件，只需要一个Wi-Fi连接和一个浏览器。

为什么这个项目很重要

虽然这个机器人乍一看似乎很简单，但它代表了一个强大的概念：能够用最少的资源构建智能、移动和连接的系统。球形机器人提供了敏捷性、模块化和环境适应性的独特组合。

通过使用广泛可用的部件，该项目降低了任何对机器人感兴趣的人的进入门槛，包括学生、教育工作者、修补匠和创新者。

挑战与未来改进

当然，没有一个项目没有挑战。平衡内部组件和调整配重需要一些试验和错误。9V电池提供有限的运行时间，Wi-Fi范围自然受到ESP01功能的限制。

也就是说，我认为这个机器人是一个原型平台，未来还有很多升级的空间。

显然，我还将在nRF9151上启用LTE和GPS功能。

•增加实时视频流的摄像模块

•利用人工智能和传感器实现自主导航

•为直观的控制创建一个专用的移动应用程序

总成本

最好的部分是什么?整个建筑花了我不到20欧元(约22美元)。这包括电机、微控制器、电池、底盘材料和有机玻璃外壳。这使得该项目不仅有趣，而且对于研讨会、演示和教育用途也非常容易访问。

结论

这个低成本的球形机器人证明了简单并不意味着限制。只需要几个部件和一点计划，你就可以创造出一个功能齐全的遥控机器人，它兼具娱乐性和教育性。

这是进入DIY机器人世界的一个很好的切入点，也是更高级项目的坚实基础。

本文编译自hackster.io