CN221008434U - 一种基于esp32控制的智能运动装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开一种基于ESP32控制的智能运动装置，包括智能机器人车体、连接线、扩展电路板、基础应用实验模块、箱体和与箱体一侧铰接连接的箱盖，箱体包括上层操作面板和下层箱式结构，上层操作面板上设置供电接口、连接基础应用实验模块的标准接口和扩展电路板的安装插槽，扩展电路板上设置ESP32接口和树莓派接口，用于连接ESP32控制器和树莓派，为智能运动装置提供主控功能，下层箱式结构内开设容纳腔，用于容纳智能机器人车体、连接线、扩展电路板以及基础应用实验模块。本实用新型采用模块化设置，方便拆装；集成丰富的标准接口，可组合多个模块实现不同实验效果；能够实现核心处理器更换，可以实现对主流处理器构架嵌入式教学，便于教学。

Description

一种基于ESP32控制的智能运动装置

技术领域

本实用新型涉及教学仪器技术领域，尤其涉及一种基于ESP32控制的智能运动装置。

背景技术

随着机器人技术的快速持续发展。现在各大学机器人研究机构都在开展关于机器人的实验学习系统。智能机器人是利用单片机、微型电机及多种传感器组成的小型运动机器。目前市面所出售的智能机器人，大多选用价格偏高的零件与电机，且控制芯片普遍采用功能强大、复杂的芯片实现控制功能，成本较高，初学者不易上手。而且，在机器人学习实验过程中会涉及各种功能的组合实验效果验证，教学过程需要单独配置各种功能模块，过程繁琐，不易实现。因此，如何提供一种能够对不同程度学习者进行匹配教学，而且能够方便组合多个不同功能模块实现不同的实验效果的智能运动教学仪器，对机器人的教学和研究具有重要意义。

实用新型内容

为解决上述技术问题，本实用新型提供了一种能够对不同程度学习者进行匹配教学，而且能够方便组合多个不同功能模块实现不同的实验效果的基于ESP32控制的智能运动装置。

本实用新型采用如下技术方案：

一种基于ESP32控制的智能运动装置，包括智能机器人车体、连接线、扩展电路板、基础应用实验模块、箱体和与所述箱体一侧铰接连接的箱盖，所述箱体包括上层操作面板和下层箱式结构，所述上层操作面板上设置有用于连接电源的供电接口、用于连接基础应用实验模块的标准接口和用于连接扩展电路板的安装插槽，所述扩展电路板上设置有ESP32接口和树莓派接口，用于连接ESP32控制器和树莓派，以为基于ESP32控制的智能运动装置提供主控功能，所述下层箱式结构内开设有容纳腔，所述容纳腔用于容纳智能机器人车体、连接线、扩展电路板以及基础应用实验模块。

可选地，所述基础应用实验模块至少包括彩色LED模块、电机模块、红外避障传感器模块、超声波传感器模块、图像采集模块、光敏传感器模块、wifi模块、蓝牙模块、RFID模块和气体模块中的一种或多种。

可选地，所述智能机器人车体包括底部电路板和设置在所述底部电路板上的循迹传感器模块、红外传感器模块、电机连接架、四个电机组件以及四个驱动轮，电机连接架固定安装在底部电路板，四个电机组件固定安装在电机连接架上，且对称设置在底部电路板的左右两侧，每一电机组件的输出端固定连接一个驱动轮。

可选地，在底部电路板左右两侧的位于前方的电机组件内安装有编码器。

可选地，所述底部电路板包括底部主电路板和底部前置电路板，所述底部主电路板前端和底部前置电路板后端固定连接，所述循迹传感器模块设置在所述底部前置电路板的下表面，所述红外传感器模块、电机连接架、四个电机组件设置在所述底部主电路板。

可选地，所述循迹传感器模块包括五组红外寻迹避障探头，两组红外寻迹避障探头设置在底部前置电路板的左右两侧，用于在迷宫地面进行路径边缘检测，三组红外寻迹避障探头等间隔设置在底部前置电路板的中间区域，用于在迷宫地面进行引导线检测。

可选地，所述上层操作面板上还设置有功能扩展接口。

可选地，不同类型的标准接口采用不同颜色进行标记或设置为不同颜色。

与现有技术相比，本实用新型技术方案主要的优点如下：

本实用新型提供的基于ESP32控制的智能运动装置，采用模块化设置，方便拆装；集成丰富的标准接口，可组合多个模块实现不同实验效果；能够实现核心处理器更换，可以实现对主流处理器构架嵌入式教学，对不同程度学习者进行匹配教学，便于教学。

上述说明仅是本实用新型技术方案的概述，为了能够更清楚了解本实用新型的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本实用新型的上述和其它目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举本实用新型的具体实施方式。

附图说明

通过阅读下文优选实施方式的详细描述，各种其他的优点和益处对于本领域普通技术人员将变得清楚明了。附图仅用于示出优选实施方式的目的，而并不认为是对本实用新型的限制。而且在整个附图中，用相同的参考符号表示相同的部件。在附图中：

图1为本实用新型实施例提供的基于ESP32控制的智能运动装置的结构示意图一；

图2为本实用新型实施例提供的基于ESP32控制的智能运动装置的结构示意图二；

图3为本实用新型实施例提供的智能机器人车体的底部示意图。

具体实施方式

下面将参照附图更详细地描述本公开的示例性实施例。虽然附图中显示了本公开的示例性实施例，然而应当理解，可以以各种形式实现本公开而不应被这里阐述的实施例所限制。相反，提供这些实施例是为了能够更透彻地理解本公开，并且能够将本公开的范围完整的传达给本领域的技术人员。

本技术领域技术人员可以理解，除非另外定义，这里使用的所有术语(包括技术术语和科学术语)，具有与本实用新型所属领域中的普通技术人员的一般理解相同的意义。还应该理解的是，诸如通用字典中定义的那些术语，应该被理解为具有与现有技术的上下文中的意义一致的意义，并且除非被特定定义，否则不会用理想化或过于正式的含义来解释。

参照图1-2，本实用新型实施例提供的基于ESP32控制的智能运动装置，包括智能机器人车体、连接线、扩展电路板、基础应用实验模块、箱体10和与所述箱体10一侧铰接连接的箱盖20，所述箱体10包括上层操作面板101和下层箱式结构102，所述上层操作面板101上设置有用于连接电源的供电接口1011、用于连接基础应用实验模块的标准接口1012和用于连接扩展电路板的安装插槽1013，所述扩展电路板上设置有ESP32接口和树莓派接口，用于连接ESP32控制器和树莓派，以为基于ESP32控制的智能运动装置提供主控功能，所述下层箱式结构102内开设有容纳腔1021，所述容纳腔1021用于容纳智能机器人车体、连接线、扩展电路板以及基础应用实验模块。

本实施例提出的基于ESP32控制的智能运动装置采用上、下层箱式结构实现，上层为基础应用实验模块，下层内开设有容纳腔，用于容纳智能机器人车体以及扩展电路板、基础应用实验模块等设备。本实施例中在扩展电路板上分别设置ESP32接口和树莓派接口，能够根据设计需要实现核心处理器更换，便于不同设计场景的使用或教学。智能机器人车体作为实验辅助工具，通过扩展电路板上设置的ESP32接口或树莓派接口对智能迷宫机器人进行控制设计，实现对不同程度学习者进行匹配教学，便于教学。

本实施例中，基础应用实验模块至少包括彩色LED模块、电机模块、红外避障传感器模块、超声波传感器模块、图像采集模块、光敏传感器模块、wifi模块、蓝牙模块、RFID模块和气体模块中的一种或多种。本技术方案采用模块化设置，方便拆装；集成丰富的标准接口，采用运动控制、视觉感应、智能传感等技术，可同时组合多个模块实现不同的实验效果，如智能灯光、智能安防、智能家居等实验。而且，上层操作面板101中配备了WiFi、蓝牙系统，RFID、摄像头、多种传感器等，实现了将高端嵌入式教学和无线传感器网络完美结合。

本实施例中，如图3所示，所述智能机器人车体包括底部电路板30和设置在所述底部电路板30上的循迹传感器模块3011、红外传感器模块(由于红外传感器模块设置在底部电路板上表面，所以图中未示出)、电机连接架3021、四个电机组件3022以及四个驱动轮3023，电机连接架3021固定安装在底部电路板30，四个电机组件3022固定安装在电机连接架3021上，且对称设置在底部电路板30的左右两侧，每一电机组件3022的输出端固定连接一个驱动轮3023。进一步地，底部电路板30包括底部主电路板302和底部前置电路板301，所述底部主电路板302前端和底部前置电路板301后端固定连接，所述循迹传感器模块3011设置在所述底部前置电路板301的下表面，所述红外传感器模块、电机连接架3021、四个电机组件3022设置在所述底部主电路板302。其中，所述循迹传感器模块3011包括五组红外寻迹避障探头，两组红外寻迹避障探头设置在底部前置电路板3011的左右两侧，用于在迷宫地面进行路径边缘检测，三组红外寻迹避障探头等间隔设置在底部前置电路板3011的中间区域，用于在迷宫地面进行引导线检测。

本技术方案为了节约成本可以在底部电路板30左右两侧的位于前方的电机组件内安装有编码器，可理解地，为了实现更加精准的速度控制还可以在四个电机组件内均安装有编码器。其中，编码器可以为磁编码器，磁编码器输出两通道信号，两条道的信号通过JP1外设接口传递到主控模块，主控模块根据接收的信号来判定智能机器人驱动轮的转动状态。同时主控模块电连接有电机，主控模块根据接收的信号控制驱动电机动作，实现速度控制。

本实施例中，智能机器人通过左右两组共四个电机实现四个驱动轮的独立驱动，车体结构稳定，重心平稳，不易受到外界干扰，通过循迹传感器模块实现路径循迹，通过红外传感器模块实现路径障碍物检测，并结合编码器进行驱动轮转动速度检测，能够准确实现路径和速度控制。而且，智能车整体采用模块化安装固定，单个模块出现问题可直接拆除更换，不影响其他模块部分运行。

本实施例中，所述上层操作面板上还设置有功能扩展接口。在硬件设计上保留扩展接口，可以基于接口扩展创新硬件设计，具有强大的扩展功能，可进行扩展性开发，创新性开发。各个扩展接口可全部引出，方便实际教学中进行实验和二次开发

本实施例中，不同类型的标准接口采用不同颜色进行标记或设置为不同颜色。本实施例中的上层操作面板上集成丰富的标准接口，不同接口模块采用不同颜色标记，便于识别，方便教学和学生实验。

本实用新型提供的基于ESP32控制的智能运动装置，采用模块化设置，方便拆装；集成丰富的标准接口，可组合多个模块实现不同实验效果；能够实现核心处理器更换，可以实现对主流处理器构架嵌入式教学，对不同程度学习者进行匹配教学，便于教学。

以上借助具体实施例对本实用新型做了进一步描述，但是应该理解的是，这里具体的描述，不应理解为对本实用新型的实质和范围的限定，本领域内的普通技术人员在阅读本说明书后对上述实施例做出的各种修改，都属于本实用新型所保护的范围。在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合。为了避免不必要的重复，本实用新型实施例对各种可能的组合方式不再另行说明。

若本实用新型实施例中有涉及方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后……)，则该方向性指示仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。

Claims (8)

1.一种基于ESP32控制的智能运动装置，其特征在于，包括智能机器人车体、连接线、扩展电路板、基础应用实验模块、箱体和与所述箱体一侧铰接连接的箱盖，所述箱体包括上层操作面板和下层箱式结构，所述上层操作面板上设置有用于连接电源的供电接口、用于连接基础应用实验模块的标准接口和用于连接扩展电路板的安装插槽，所述扩展电路板上设置有ESP32接口和树莓派接口，用于连接ESP32控制器和树莓派，以为基于ESP32控制的智能运动装置提供主控功能，所述下层箱式结构内开设有容纳腔，所述容纳腔用于容纳智能机器人车体、连接线、扩展电路板以及基础应用实验模块。

2.如权利要求1所述的基于ESP32控制的智能运动装置，其特征在于，所述基础应用实验模块至少包括彩色LED模块、电机模块、红外避障传感器模块、超声波传感器模块、图像采集模块、光敏传感器模块、wifi模块、蓝牙模块、RFID模块和气体模块中的一种或多种。

3.如权利要求1所述的基于ESP32控制的智能运动装置，其特征在于，所述智能机器人车体包括底部电路板和设置在所述底部电路板上的循迹传感器模块、红外传感器模块、电机连接架、四个电机组件以及四个驱动轮，电机连接架固定安装在底部电路板，四个电机组件固定安装在电机连接架上，且对称设置在底部电路板的左右两侧，每一电机组件的输出端固定连接一个驱动轮。

4.如权利要求3所述的基于ESP32控制的智能运动装置，其特征在于，在底部电路板左右两侧的位于前方的电机组件内安装有编码器。

5.如权利要求3所述的基于ESP32控制的智能运动装置，其特征在于，所述底部电路板包括底部主电路板和底部前置电路板，所述底部主电路板前端和底部前置电路板后端固定连接，所述循迹传感器模块设置在所述底部前置电路板的下表面，所述红外传感器模块、电机连接架、四个电机组件设置在所述底部主电路板。

6.如权利要求5所述的基于ESP32控制的智能运动装置，其特征在于，所述循迹传感器模块包括五组红外寻迹避障探头，两组红外寻迹避障探头设置在底部前置电路板的左右两侧，用于在迷宫地面进行路径边缘检测，三组红外寻迹避障探头等间隔设置在底部前置电路板的中间区域，用于在迷宫地面进行引导线检测。

7.如权利要求1所述的基于ESP32控制的智能运动装置，其特征在于，所述上层操作面板上还设置有功能扩展接口。

8.如权利要求1-7任一项所述的基于ESP32控制的智能运动装置，其特征在于，不同类型的标准接口采用不同颜色进行标记或设置为不同颜色。