Open source materials for a novel structured legged robot, including mechanical design, electronic design, algorithm sim
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人形机器人
人形机器人
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项目简介
Open source materials for a novel structured legged robot, including mechanical design, electronic design, algorithm sim
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项目特点
**双核主控架构**：ESP32负责上层通信与决策，STM32专注FOC电机实时控制，分工明确
**FOC电机驱动**：采用磁场定向控制算法，实现高精度、低噪音的轮腿运动
**完整仿真支持**：提供SolidWorks 3D模型和Simscape物理仿真环境，可先模拟后实机
**3D打印友好**：大部分结构件可3D打印，降低制作门槛
**开源协议开放**：采用GPL-3.0许可证，允许自由修改和分发
**社区资源丰富**：包含详细文档、电路原理图和算法说明，便于二次开发
技术规格
| 主控芯片 | ESP32 + STM32（双核） |
|---|---|
| 电机驱动 | FOC（磁场定向控制） |
| 电机类型 | 无刷直流电机（BLDC） |
| 腿部结构 | 轮腿混合式（每腿1轮+1关节） |
| 自由度 | 每条腿2个主动自由度（轮子旋转+腿部摆动） |
| 通信接口 | UART / I2C / SPI |
| 供电电压 | 12V - 24V DC |
| 结构材料 | 3D打印（PLA/PETG）+ 铝合金 |
| 仿真环境 | SolidWorks + Simscape |
| 固件语言 | C/C++（Arduino框架 + STM32 HAL） |
| 重量 | 约1.5 - 2.5 kg（视具体配置） |
项目资源
物料清单 (BOM)
| 物料名称 | 数量 | 参考价格 | 备注 |
|---|---|---|---|
| ESP32开发板 | 1 | — | 推荐ESP32-WROOM-32 |
| STM32开发板（如STM32F405） | 1 | — | 用于FOC控制 |
| 无刷直流电机（BLDC） | 2 | — | 轮毂电机或外转子电机 |
| 关节伺服电机（带减速器） | 2 | — | 用于腿部摆动 |
| FOC驱动器（如ODrive或自制） | 2 | — | 支持双路FOC |
| 3D打印结构件（PLA/PETG） | 1套 | — | 含机身、腿架、轮毂罩 |
| 铝合金连接件 | 若干 | — | 增强强度 |
| 3S/4S锂电池（12V-16.8V） | 1 | — | 容量建议2200mAh以上 |
| IMU（如MPU6050） | 1 | — | 姿态检测 |
| 编码器（磁编码器） | 2 | — | 电机位置反馈 |
| 轮子（橡胶轮胎） | 2 | — | 适配轮毂电机 |
| 杜邦线、排针、螺丝螺母 | 1套 | — | 连接与固定 |
所需工具
3D打印机
必需
螺丝刀套装
必需
钳子/剪线钳
必需
电烙铁与焊接工具
必需
伺服电机
电池/电源
传感器模块
能力画像
**记忆与知识检索**：3/5 — 需要查阅FOC算法、双核通信、机器人运动学等资料，但项目文档较全
**动手与操作**：4/5 — 涉及3D打印、电路焊接、机械组装，动手环节较多
**编程与算法**：4/5 — 需要编写C/C++固件，理解FOC控制、PID调节和运动规划
**设计与建模**：3/5 — 提供完整SolidWorks模型，修改需一定机械设计基础
**实验与调试**：4/5 — 需要调试电机参数、姿态数据、通信协议，反复迭代
**协作与分享**：3/5 — 开源社区可提Issue/PR，但个人项目为主
**学习与研究**：5/5 — 涵盖机器人学、电机控制、嵌入式系统、仿真等多学科
**系统集成**：4/5 — 需将机械、电子、软件、仿真整合成完整机器人
所需技能
嵌入式C/C++编程（ESP32 + STM32）
电机控制基础（FOC、PID）
3D打印与机械组装
电路焊接与调试
机器人运动学与动力学基础
使用SolidWorks进行简单修改
使用MATLAB/Simscape进行仿真（可选）
版本控制（Git）基础
适用场景
高校机器人课程设计与毕业设计
个人创客制作轮腿式机器人原型
研究FOC电机控制在机器人中的应用
学习双足轮腿混合运动控制算法
作为开源硬件竞赛或展览的参赛作品
机器人爱好者入门高阶运动控制项目