一、项目概述
本项目旨在开发一款基于ESP32的智能机器人,支持通过鸿蒙OS应用程序进行蓝牙或Wi-Fi远程控制。用户可以通过手机APP操控机器人运动、执行预设任务,并实时获取机器人摄像头拍摄的画面。
项目目标:
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实现基于ESP32的机器人平台搭建。
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实现机器人与鸿蒙OS设备的蓝牙/Wi-Fi通信。
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开发鸿蒙OS应用程序,实现对机器人的远程控制和视频回传。
项目价值:
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提供一个低成本、易于上手的智能机器人开发平台。
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结合鸿蒙OS系统,探索物联网应用新场景。
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为机器人爱好者提供学习和实践的机会。
二、系统架构
系统架构图:
系统组件:
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控制端: 运行鸿蒙OS的手机或平板电脑,安装有控制APP。
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机器人端: 基于ESP32开发板,负责接收控制指令、处理传感器数据、控制电机运动和传输摄像头画面。
技术栈:
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单片机: ESP32
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通信协议: 蓝牙/Wi-Fi
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编程语言: C/C++ (Arduino框架)
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传感器: 超声波传感器、红外传感器等 (根据实际需求选择)
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电机驱动: L298N等
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摄像头模块: OV2640等
三、环境搭建
硬件:
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ESP32开发板
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电机驱动模块
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电机
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传感器 (根据需求选择)
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摄像头模块
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蓝牙/Wi-Fi模块 (ESP32自带)
软件:
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Arduino IDE
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ESP32开发板支持包
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鸿蒙OS SDK
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鸿蒙OS开发工具 (DevEco Studio)
环境搭建步骤:
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安装Arduino IDE: 从Arduino官网下载并安装最新版Arduino IDE。
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安装ESP32开发板支持包: 在Arduino IDE的“文件 -> 首选项 -> 附加开发板管理器网址”中添加ESP32开发板支持包的网址,然后在“工具 -> 开发板 -> 开发板管理器”中搜索并安装ESP32开发板支持包。
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安装鸿蒙OS SDK: 从鸿蒙OS官网下载并安装最新版鸿蒙OS SDK。
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安装鸿蒙OS开发工具: 从鸿蒙OS官网下载并安装最新版DevEco Studio。
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连接硬件: 将ESP32开发板通过USB线连接到电脑,并按照电路图连接其他硬件模块。
配置示例:
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在Arduino IDE中选择ESP32开发板型号和端口号。
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在Arduino IDE中安装所需的库文件,例如蓝牙/Wi-Fi库、电机驱动库、传感器库等。
注意事项:
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确保硬件连接正确,供电电压稳定。
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选择合适的库文件版本,避免出现兼容性问题。
四、代码实现
代码结构:
├── robot // 机器人端代码
│ └── src
│ └── main.cpp
└── app // 鸿蒙OS APP代码└── entry└── src└── main└── js└── default└── pages└── index└── index.hml
关键代码示例:
机器人端 (main.cpp):
#include <Arduino.h>
#include <WiFi.h>
#include <ESP32Servo.h>// 引脚定义
#define MOTOR_A_1 2
#define MOTOR_A_2 4
#define MOTOR_B_1 16
#define MOTOR_B_2 17
#define SERVO_PIN 18 // Wi-Fi配置
const char* ssid = "your_ssid";
const char* password = "your_password";// 创建WiFi服务器
WiFiServer server(80);// 创建舵机对象
Servo servo;// 电机控制函数
void motorControl(int speedA, int speedB) {// 控制电机AdigitalWrite(MOTOR_A_1, speedA > 0 ? HIGH : LOW);digitalWrite(MOTOR_A_2, speedA < 0 ? HIGH : LOW);analogWrite(MOTOR_A_1, abs(speedA));// 控制电机BdigitalWrite(MOTOR_B_1, speedB > 0 ? HIGH : LOW);digitalWrite(MOTOR_B_2, speedB < 0 ? HIGH : LOW);analogWrite(MOTOR_B_1, abs(speedB));
}void setup() {Serial.begin(115200);// 初始化电机引脚pinMode(MOTOR_A_1, OUTPUT);pinMode(MOTOR_A_2, OUTPUT);pinMode(MOTOR_B_1, OUTPUT);pinMode(MOTOR_B_2, OUTPUT);// 初始化舵机servo.attach(SERVO_PIN);// 连接Wi-FiWiFi.begin(ssid, password);while (WiFi.status() != WL_CONNECTED) {delay(1000);Serial.println("Connecting to WiFi...");}Serial.println("Connected to WiFi");Serial.print("IP address: ");Serial.println(WiFi.localIP());// 启动服务器server.begin();Serial.println("Server started");
}void loop() {// 监听客户端连接WiFiClient client = server.available();if (client) {Serial.println("New client connected");// 处理客户端请求while (client.connected()) {if (client.available()) {String command = client.readStringUntil('\n');command.trim();// 解析命令if (command.startsWith("move:")) {// 解析电机速度int speedA = command.substring(5, command.indexOf(',')).toInt();int speedB = command.substring(command.indexOf(',') + 1).toInt();motorControl(speedA, speedB);} else if (command.startsWith("servo:")) {// 解析舵机角度int angle = command.substring(6).toInt();servo.write(angle);}}}// 客户端断开连接client.stop();Serial.println("Client disconnected");}
}
代码说明:
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包含头文件: 包含了ESP32开发所需的头文件,例如WiFi库、舵机库等。
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定义引脚: 定义了电机和舵机连接的引脚。
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设置Wi-Fi: 设置Wi-Fi连接信息,包括SSID和密码。
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创建服务器: 创建一个WiFi服务器,监听客户端连接。
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初始化: 在
setup()
函数中初始化串口、电机引脚、舵机和Wi-Fi连接。 -
处理客户端请求: 在
loop()
函数中不断监听客户端连接,并处理客户端发送的命令。 -
解析命令: 使用字符串处理函数解析客户端发送的命令,例如
move
命令用于控制电机,servo
命令用于控制舵机。 -
控制电机和舵机: 根据解析出的命令参数,控制电机和舵机的运动。
鸿蒙OS APP代码 (index.hml):
<div class="container"><button onclick="moveForward()">前进</button><button onclick="moveBackward()">后退</button><button onclick="turnLeft()">左转</button><button onclick="turnRight()">右转</button><button onclick="stop()">停止</button>
</div><script>import { connect } from '@system.connect';export default {data() {return {deviceId: '', // 设备ID,需要替换为实际值};},onInit() {this.discoverDevice();},discoverDevice() {connect.discover({success: (devices) => {if (devices.length > 0) {this.deviceId = devices[0].deviceId;}},fail: (error) => {console.error('Device discovery failed:', error);},});},sendMessage(command) {if (!this.deviceId) {console.error('Device not connected');return;}connect.write(this.deviceId, {data: command + '\n',success: () => {},fail: (error) => {console.error('Message sending failed:', error);},});},moveForward() {this.sendMessage('move:255,-255');},moveBackward() {this.sendMessage('move:-255,255');},turnLeft() {this.sendMessage('move:-255,-255');},turnRight() {this.sendMessage('move:255,255');},stop() {this.sendMessage('move:0,0');},};
</script><style>.container {display: flex;flex-direction: column;align-items: center;justify-content: center;height: 100%;}button {margin: 10px;padding: 10px 20px;font-size: 16px;}
</style>
代码说明:
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导入模块: 导入
@system.connect
模块,用于与设备进行连接和通信。 -
定义数据: 定义了
deviceId
变量,用于存储连接设备的ID。 -
初始化: 在
onInit()
函数中调用discoverDevice()
函数,尝试发现并连接附近的设备。 -
发现设备: 使用
connect.discover()
方法搜索附近的设备,并将第一个找到的设备ID存储到deviceId
变量中。 -
发送消息:
sendMessage()
函数用于向设备发送控制命令。 -
控制机器人: 定义了
moveForward()
、moveBackward()
、turnLeft()
、turnRight()
和stop()
函数,分别对应机器人的前进、后退、左转、右转和停止操作。这些函数会调用sendMessage()
函数发送相应的控制命令。
注意:
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将代码中的
your_ssid
和your_password
替换为实际的Wi-Fi网络名称和密码。 -
将鸿蒙OS APP代码中的设备ID替换为实际连接的ESP32设备ID。
五、项目总结
本项目成功实现了一个基于ESP32和鸿蒙OS的智能机器人,用户可以通过手机APP远程控制机器人的运动,并可以扩展其他功能,例如传感器数据采集、视频监控等。
主要功能:
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蓝牙/Wi-Fi远程控制
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电机控制
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舵机控制
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传感器数据采集 (可选)
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视频监控 (可选)
未来展望:
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添加更多传感器,实现更丰富的功能。
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使用机器学习算法,实现自主导航和避障。
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开发更完善的鸿蒙OS APP,提供更友好的用户界面和更强大的功能。