工程师用STM32打造的一个机器人控制平台,让我们看到了科技的温度

2019-01-31 13:15:36 来源:EEFOCUS
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带有电机控制器以及用于教育目的的可视化编程和控制软件的低成本STM32电路板。

项目描述
该项目是一个用于教育应用的机器人平台。它包括一个搭载了时钟主频为100MHz的STM32F411芯片的机器人板,该芯片支持12路模拟输入,有16个PWM引脚(其中12个管脚连接到集成在芯片内部的电机控制器上)、7个数字引脚(可用作中断)、两个串口、1个spi接口和1个i2c端口。该平台还含有可视化编程软件和控制软件,可以与电路板密切配合,它通过蓝牙进行无线操控,可以运行在低成本的计算机上(除了Mac、Windows和Linux之外,它还可以在树莓派3上流畅运行)。

 


项目细节
原动力
这个项目的开发者叫Joshua Grauman。看看他对项目的介绍吧:

 


我住在洛杉矶中南部,和家人一起搬到这里,在一个资源贫乏的社区里给学生们提供帮助和机会,尤其是儿童教育。我们一直活跃在当地的各个公立学校,主要运营项目有儿童成长营、面向青年团体的课后计划。我运营过一个用于课后教育的机器人项目。我想要一个用来教编程的低成本机器人系统,这个机器人不仅包含可视化编程,还能展示可视化编程的视觉呈现效果和实际生成的代码之间的对应关系。这个系统需要和日常教学课程配合良好,不会让初学者因为难学而感到沮丧。我同时还希望这个系统可靠、可扩展、开放、简单。但是我一直没有找到一个可以满足我的需求的低成本系统,于是我开始着手亲自动手设计它。在对硬件和软件进行了多次修改之后,我终于有了这样一个可以满足如下目标的工作原型系统:

·经过验证的具有高可靠性、高可配置性和可升级性的技术 - 基于STM32和mbed

·从初学者到高级用户,都可以使用同一个平台 – 可视化编程和文本编码之间可以直接对应;

·可针对每个学习环境或硬件设置进行定制 - 为给定的传感器/设备预先构建了一些可用板块;

·适应任何教学课程 - 可以根据学生水平分配不同的学习板块,以便初学者不会淹没在所有概念的海洋里;

·低成本和易于管理 - 兼容树莓派3,图像可以复制;

·高可靠性 - 所有系统都不依赖于互联网/云;

·高速 - 所有系统都运行编译生成的原生二进制文件,没有模拟器或兼容层;

·适合儿童使用 - 彩色编码板,输入/输出与传感器/设备匹配。

 



特征
·基于功能强大的32位ARM微控制器和mbed库;

·开放式硬件和软件,可轻松扩展到多种类型的传感器和设备上;

·通过蓝牙无线通信进行编程和控制;

·可定制的编程和控制软件(轻松添加新模块或控件);

·多平台软件可以本地运行在低成本硬件上(包括树莓派3)

硬件
·支持6个直流电机、12路模拟输入、7路数字IO、4路额外的PWM输出、2个串口、多个I2C器件、SPI等等;


·内置无线编程,有复位键和暂停键;


·所有端口都采用颜色编码,并与传感器/设备相匹配,以利于连线;


程序直接运行在时钟主频高达100MHz的32位ARM处理器上,可实现有效、复杂的程序;


系统基于STM32和功能强大的mbed库,所以电路板和软件支持硬件中断、定时器、回调函数、串口/I2C/SPI通信、PID控制、字符串操作等。

 


可视化编程软件
可视化编程软件是该机器人平台的核心。它可以从可视化的编程组块直接生成文本形式的C++代码。学生可以轻松地开始对机器人系统进行编程。可以修改所有组块或使用基于文本的配置文件添加新组块,从而轻松地将新的传感器或设备添加或扩展到系统中。每个组块都被分配了不同的“级别”,对应不同的学习深度,以便循序渐进地设计课程,逐步引入新的功能和概念,而不会让初学者在众多概念面前感到压力。生成的代码的颜色编码和可视化的组块保持一致,以方便查看可视化编程是如何转换为实际代码的。您还可以选择具体的可视化组块以查看与之对应的代码。这套软件是完全可定制的,可以完全重新配置,甚至生成其他系统的原生代码(如Arduino)。该软件支持的功能包括保存/打开、导入/导出、缩放、复制/粘贴、打印、注释、执行功能,以及编程、暂停、复位和控制电路板。

 


可视化控制软件
通过可视化控制软件,计算机可以在界面上通过串行通信(这里是蓝牙)和机器人平台电路板建立连接。控制软件界面外观亮丽,学生一看就能想象出这个系统的各项功能,并能够轻松地实现完全控制(哪个学生不喜欢花里胡哨的遥控界面呢?)。无论连接什么样的传感器或系统,都可以通过控制软件界面设置输入或输出,进行完全控制或者读取电路板的反馈数据。和可视化编程软件一样,可视化控制软件可以使用高度可配置的文本文件变换外观。你可以控制每个按钮和拨盘的外观、样式和几乎所有方面的效果。你可以轻松创建全新的刻度盘并更改所有控件的位置和大小。每个按钮或拨盘可以同时显示多个数据来源,也可以同时发送多个数据输入。

 

 

本文源自Hackaday.io,原文可打开链接查看:https://hackaday.io/project/90613-visual-robotics-platform

 

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