开源项目！用ESP12E做一个3D打印的6轮摇臂火星探测车

*附件：MARS ROVER USING NODEMCU - 6545945.zip

火星探测器作为一种遥控机器人，可以在不平坦的地形上运行。

你有没有想过火星车是如何在火星崎岖的地形上航行的？

秘密武器是巧妙的摇臂转向架(rocker-bogie)悬架系统。

摇臂转向架悬架系统是一种特殊的车轮悬挂装置，最主要用于火星探测车等需要在复杂地形行驶的车辆上。

它的主要特点有:

结构简单：没有使用弹簧，而是通过特殊的机械结构来实现悬挂功能。
六轮设计：通常有六个车轮，分为左右两组。
摇臂(Rocker)：每侧有一个大的摇臂连接车身和车轮。
转向架(Bogie)：每个摇臂末端连接一个小的转向架，转向架两端各有一个车轮。
灵活性强：这种设计让车辆能够轻松越过高度达到车轮直径两倍的障碍物。
稳定性好：即使在崎岖不平的地形上，也能保持车身相对平稳。
适应性强：六个车轮可以独立运动，使车辆能够适应各种复杂地形。

简单来说，这种悬架系统就像是给车子装上了六条灵活的"腿"，让它能够像昆虫一样轻松地爬过各种障碍物，非常适合在火星这样地形复杂的环境中使用。

今天就和大家分享一辆3D打印的6轮摇臂转向架模型火星车。

这个简单模型的主体部分是3D打印的，火星车使用 ESP12E 作为大脑，L293D 作为电机控制器。遥控器使用相同的 ESP12E 微控制器。

除了可以用专用的遥控器控制，也可以使用手机应用程序控制。通过火星车上的传感器，可以在遥控器的OLED屏幕上看到实时的数据。流动站和遥控器之间的通信使用ESP-NOW协议。

这个项目非常适合对机器人感兴趣的小伙伴，下面是具体的制作过程。

ESP-NOW通讯

ESP-NOW 是由乐鑫开发的通信协议，专为 ESP8266 和 ESP32 设备之间的低功耗点对点通信而设计，无需传统的 Wi-Fi 网络或互联网连接即可实现高效的数据交换。

ESP-NOW 提供消息加密等基本安全功能，以保护传输的数据免受未经授权的访问。但是，需要注意的是，它无法提供与传统 Wi-Fi 网络中使用的更强大的协议（如 WPA2）相同的安全级别。

简单来说，我们可以在不使用任何外部组件的情况下将数据从一个ESP板传输和接收到另一个ESP板。通过使用ESP-NOW，我们可以降低项目的总成本。

所需组件

NodeMCU ESP8266 Breakout 开发板 X2
模拟环境光线传感器（Arduino兼容）
L293D 电机驱动器
N20减速电机（60-100rpm
3.7v 锂离子电池
3.7v 至 5v 升压器
ESP12E X1 （以下组件适用于 DIY PCB）
3.3V稳压器 AMS1117
4 针母 JST 连接器、2 针母 JST 连接器、4 针接头 X1
WS2812B neopixel X2
阻容等其他组件

威廉希尔官方网站图

在这个威廉希尔官方网站图中，使用了 ESP12E 微控制器作为大脑。它有足够的引脚来控制电机，并且有一个模拟引脚来检测传感器数据。选择此模块的另一个主要原因是因为就是WiFi，通过 WiFi 和 ESP-NOW 通信来控制此模块。

为了控制电机，使用了 L293D 双通道 H 桥驱动器，一次双向控制两个电机。此外，还在威廉希尔官方网站中添加了电池充电模块。

PCB设计

在面包板上使用 NodeMCU 测试和验证威廉希尔官方网站后，最终确定 PCB 设计。

将组件焊接在设计的 PCB 上非常容易，正常30分钟可以搞定。

3D设计与安装

接下来，就是为火星车造个身体了。

3D模型文件下载：
*附件：MARS ROVER USING NODEMCU - 6545945.zip
https://www.thingiverse.com/thing:6545945/files

ESP32代码

接收器代码

//RX TEST
#include <ESP8266WiFi.h>
#include <espnow.h>
#include <FastLED.h>
#define NUM_LEDS 2
#define DATA_PIN 0
CRGB leds[NUM_LEDS];
const int motor1a = 2;
const int motor1b = 14;
const int motor2a = 13;
const int motor2b = 12;

uint8_t broadcastAddress[] = {0xAC, 0x0B, 0xFB, 0xCE, 0x8B, 0x16};//MASTER ESP8266 Board MAC Address:  AC:0B:FB:CF:16:91
String success;


typedef struct struct_message {
  int button;
} struct_message;

int IN_button_state;
int OUT_button_state;


// Create a struct_message called DHTReadings to hold sensor readings
struct_message outgoingmsg;

// Create a struct_message to hold incoming sensor readings
struct_message incomingmsg;

// Callback when data is sent
void OnDataSent(uint8_t *mac_addr, uint8_t sendStatus) {
  Serial.print("Last Packet Send Status: ");
  if (sendStatus == 0){
    Serial.println("Delivery success");
  }
  else{
    Serial.println("Delivery fail");
  }
}

// Callback when data is received
void OnDataRecv(uint8_t * mac, uint8_t *incomingData, uint8_t len) {
  memcpy(&incomingmsg, incomingData, sizeof(outgoingmsg));
  Serial.print("Bytes received: ");
  Serial.println(len);
//store incoming data in variable
  IN_button_state = incomingmsg.button;
  if (IN_button_state==1){forward();}
  if (IN_button_state==2){backward();}
  if (IN_button_state==3){turnleft();}
  if (IN_button_state==4){turnright();}
  if (IN_button_state==5){nomotion();}
  
  
}

void getReadings(){
  // Read 
 OUT_button_state = analogRead(A0);

 delay(100);
//OUT 
  Serial.println("OUTGOING MESSAGES");
  
  Serial.println(OUT_button_state);
 }

void printIncomingMessage(){
  // Display Readings in Serial Monitor
  //IN
  Serial.println("INCOMING MESSAGES");
  
  Serial.println(IN_button_state);

  
}
 
void setup() {
 FastLED.addLeds<NEOPIXEL, DATA_PIN>(leds, NUM_LEDS); 
  pinMode(motor1a,OUTPUT);
    pinMode(motor1b,OUTPUT);
      pinMode(motor2a,OUTPUT);
        pinMode(motor2b,OUTPUT);
        pinMode(A0,INPUT);
  
  // Set device as a Wi-Fi Station
  WiFi.mode(WIFI_STA);
  WiFi.disconnect();

  // Init ESP-NOW
  if (esp_now_init() != 0) {
    Serial.println("Error initializing ESP-NOW");
    return;
  }

  // Set ESP-NOW Role
  esp_now_set_self_role(ESP_NOW_ROLE_COMBO);

  // Once ESPNow is successfully Init, we will register for Send CB to
  // get the status of Trasnmitted packet
  esp_now_register_send_cb(OnDataSent);
  
  // Register peer
  esp_now_add_peer(broadcastAddress, ESP_NOW_ROLE_COMBO, 1, NULL, 0);
  
  // Register for a callback function that will be called when data is received
  esp_now_register_recv_cb(OnDataRecv);
}
 
void loop() {
 
    getReadings();
    

    //Set values to send
    outgoingmsg.button = OUT_button_state;
   

    // Send message via ESP-NOW
    esp_now_send(broadcastAddress, (uint8_t *) &outgoingmsg, sizeof(outgoingmsg));

    printIncomingMessage();
  }
  void forward()
{digitalWrite(motor1a,1);
 digitalWrite(motor2a,1);
 digitalWrite(motor1b,0);
 digitalWrite(motor2b,0);
 leds[0] = CRGB::Green;
 leds[1] = CRGB::Green;
  FastLED.show();
  delay(50);
  }
 void backward()
{digitalWrite(motor1a,0);
 digitalWrite(motor2a,0);
 digitalWrite(motor1b,1);
 digitalWrite(motor2b,1);
 leds[0] = CRGB::Red;
 leds[1] = CRGB::Red;
  FastLED.show();
  delay(50);
  }
 void turnleft()
{digitalWrite(motor1a,1);
 digitalWrite(motor2a,0);
 digitalWrite(motor1b,0);
 digitalWrite(motor2b,1);
 leds[0] = CRGB::Green;
  FastLED.show();
  delay(50);
  }
 void turnright()
{
  digitalWrite(motor1a,0);
 digitalWrite(motor2a,1);
 digitalWrite(motor1b,1);
 digitalWrite(motor2b,0);
 leds[1] = CRGB::Green;
  FastLED.show();
  delay(50);}
 void nomotion()
{digitalWrite(motor1a,0);
 digitalWrite(motor2a,0);
 digitalWrite(motor1b,0);
 digitalWrite(motor2b,0);}

发送端代码

#include <ESP8266WiFi.h>
#include <espnow.h>
#include <Wire.h>
#include <Adafruit_GFX.h>
#include <Adafruit_SSD1306.h>
#define SCREEN_WIDTH 128 // OLED display width, in pixels
#define SCREEN_HEIGHT 64 // OLED display height, in pixels
Adafruit_SSD1306 display(SCREEN_WIDTH, SCREEN_HEIGHT, &Wire, -1);
uint8_t broadcastAddress[] = {0xAC, 0x0B, 0xFB, 0xCF, 0x16, 0x91};//SLAVE ESP8266 Board MAC Address: AC:0B:FB:CE:8B:16


String success;
#define upButton 2
#define downButton 14
#define leftButton 13
#define rightButton 12

typedef struct struct_message 
{
int button;
} 
struct_message;
int IN_button_state;
int OUT_button_state;
struct_message outgoingmsg;
struct_message incomingmsg;

// Callback when data is sent
void OnDataSent(uint8_t *mac_addr, uint8_t sendStatus) {
  Serial.print("Last Packet Send Status: ");
  if (sendStatus == 0){
    Serial.println("Delivery success");
  }
  else{
    Serial.println("Delivery fail");
  }
}

// Callback when data is received
void OnDataRecv(uint8_t * mac, uint8_t *incomingData, uint8_t len) {
  memcpy(&incomingmsg, incomingData, sizeof(outgoingmsg));
  Serial.print("Bytes received: ");
  Serial.println(len);
//store incoming data in variable
  IN_button_state = incomingmsg.button;
  
 
}

void getReadings(){

 if((digitalRead(upButton)==0)&&(digitalRead(downButton)==1)&&(digitalRead(leftButton)==1)&&(digitalRead(rightButton)==1))
{
 OUT_button_state = 1;
 }
 if((digitalRead(upButton)==1)&&(digitalRead(downButton)==0)&&(digitalRead(leftButton)==1)&&(digitalRead(rightButton)==1))
{
 OUT_button_state = 2;
 }
 if((digitalRead(upButton)==1)&&(digitalRead(downButton)==1)&&(digitalRead(leftButton)==0)&&(digitalRead(rightButton)==1))
{
 OUT_button_state = 3;
 }
  if((digitalRead(upButton)==1)&&(digitalRead(downButton)==1)&&(digitalRead(leftButton)==1)&&(digitalRead(rightButton)==0))
{
 OUT_button_state = 4;
 }
  if((digitalRead(upButton)==1)&&(digitalRead(downButton)==1)&&(digitalRead(leftButton)==1)&&(digitalRead(rightButton)==1))
{
 OUT_button_state = 5;
 }
}
 
void setup() {
  
  Serial.begin(115200);
  pinMode(upButton,INPUT_PULLUP);
  pinMode(downButton,INPUT_PULLUP);
  pinMode(leftButton,INPUT_PULLUP);
  pinMode(rightButton,INPUT_PULLUP);
  if(!display.begin(SSD1306_SWITCHCAPVCC, 0x3C)) { // Address 0x3D for 128x64
    Serial.println(F("SSD1306 allocation failed"));
    for(;;);
  }
  
  // Set device as a Wi-Fi Station
  WiFi.mode(WIFI_STA);
  WiFi.disconnect();

  // Init ESP-NOW
  if (esp_now_init() != 0) {
    Serial.println("Error initializing ESP-NOW");
    return;
  }

  // Set ESP-NOW Role
  esp_now_set_self_role(ESP_NOW_ROLE_COMBO);

  // Once ESPNow is successfully Init, we will register for Send CB to
  // get the status of Trasnmitted packet
  esp_now_register_send_cb(OnDataSent);
  
  // Register peer
  esp_now_add_peer(broadcastAddress, ESP_NOW_ROLE_COMBO, 1, NULL, 0);
  
  // Register for a callback function that will be called when data is received
  esp_now_register_recv_cb(OnDataRecv);
}
void printIncomingMessage(){
  // Display Readings in Serial Monitor
  //IN
  Serial.println("INCOMING MESSAGES");
  
  Serial.println(IN_button_state);
  display.clearDisplay();
  display.setTextSize(2);
  display.setTextColor(WHITE);
  display.setCursor(10, 20);
  display.println("LIGHT: ");
  display.setCursor(80, 20);
  display.println(IN_button_state);
  display.display(); 
  delay(10);

  
}
 
void loop() {
  

    //Get DHT readings
    getReadings();

    //Set values to send
    outgoingmsg.button = OUT_button_state;
   

    // Send message via ESP-NOW
    esp_now_send(broadcastAddress, (uint8_t *) &outgoingmsg, sizeof(outgoingmsg));
    printIncomingMessage();

}