【DigiKey创意大赛_无线ToF室内定位小车】Part4：作品提交

wangerxian

【DigiKey创意大赛_无线ToF室内定位小车】Part4：作品提交 [复制链接]

作品名称：无线ToF室内定位小车
作者：wangerxian

一、作品简介
无线ToF室内定位小车，主要由两部分组成，小车和上位机，小车由ESP32S3作为主控，周边模块由ToF摄像头，MPU6050六轴传感器，无线充电模块，5V转8.4V锂电池充电模块，TB6612电机驱动，8.4V转5V和3.3V电源模块，UWB模块，双轴舵机云台。上位机由QT的QML框架编写，通过TCP与小车进行通信，可以显示小车当前的位置，显示UWB基站的位置，显示ToF摄像头的画面，以及控制小车和双轴云台。

二、系统框图
室内定位技术目前已经挺成熟的了，ToF技术也是最近比较火的技术，这次ToF室内定位小车，我就想着把这两个技术整合起来，ToF相比于普通的摄像头来说，更加适合人工智能，因为3D图像对于实际应用来说更有实用性。

来介绍一下硬件的系统整体框图：

三、各部分功能说明

1、硬件介绍

首先是主控，既然是无线，我首选的就是ESP32系列，WIFI和蓝牙都兼备，而且要传输ToF摄像头画面，那肯定要WiFi，所以我选择了ESP32S3，ESP32性能较强的芯片作为小车的主控。

UWB模块，这个是室内定位中最主要的一部分，这边我选择了一款国内第三方公司研发的UWB模块，该模块可以获取与三个基站的距离，将小车与三个基站的距离通过TCP发送给上位机，然后上位机通过三边定位算法计算出小车所在的位置，然后通过移动位置算法（自研），控制小车到达指定位置。

ToF摄像头，这个摄像头是从得捷电子商城买的，是Sipeed矽递科技旗下的一款ToF 传感器，MaixSense-A010是Sipeed推出的一款极具成本效益的3D传感器模块，由BL702 + OPNOUS 100x100 TOF组成，支持最大分辨率100x100和8位精度，并配有240x135像素LCD显示屏，可实时预览色图后的深度图。通过摄像头的串口通信接口，可以获得摄像头中的3D画面，通过计算摄像头的3D画面，可以检测小车与前方物体的一个情况，从而不需要转动云台，实现避障功能。

TB6612电机驱动，该模块相对于传统的L298N效率上提高很多，体积上也大幅度减少，在额定范围内，芯片基本不发热。可以驱动两个直流电机，所以我就用该电机驱动控制小车的直流电机。

5V充8.4锂电池电路，用的是一款国产的锂电池充电管理芯片PL7501C，下面是他的典型应用电路。

无线充电模块用的是之前论坛测评沁恒的CH246和CH241，直接将CH241K装到小车底部，再把输出端接到5V充8.4锂电池电路上即可。

还有将A010 ToF传感器固定的二轴舵机云台，这个也是从得捷电子商城买的，修改一下小车亚克力板还是可以完美的固定在小车上的，这个二轴舵机组装也是比较简单的，不过少了一个配件，最后通过手动改了一下，就可以组装上~

最后就是小车部分了，小车整体框架是从得捷电子商城买的，可DIY的程度还是很高的，有些孔位不合适，可以自己那电钻去钻孔。

2、软件介绍

上位机采用QT的QML框架，自定义程度非常高，上面主要设计了连接小车，显示小车状态和控制小车部分。其中显示3D摄像头画面需要自行将3D摄像头的距离转换成颜色，这里需要通过一些算法去实现。将UWB标签收到的定位信息也显示出来，同时在软件最下方放置了房间的CAD图纸，显示了小车与基站，同时可以显示显示小车与基站的连接线。云台和小车的控制可以用鼠标或者键盘进行控制。添加了避障功能的开启和关闭，这样在有些时候可以选择性的开启关闭避障功能。最后就是小车达到指定位置功能，这个在小车上需要实现比较复杂的算法，目前算法虽然还不是很完善，但是整体效果还是可以的，具体效果大家可以在视频里面观看。

四、作品源码

【DigiKey创意大赛】无线ToF室内定位小车ESP32源码

【DigiKey创意大赛】无线ToF室内定位小车QT上位机源码

五、作品功能演示视频

无线ToF室内定位小车介绍和演示

六、项目总结

这次得捷大赛也算是完成了一直以来想制作的作品，后续会在这个作品上继续增加功能，或者升级更厉害的作品，加上一些AI元素，整体功能算是都完成了，不过在到达指定位置的算法中，还是很Low的，后续可以加上AI算法，或者再增加一些传感器，让小车不在那么无厘头的找位置。ToF传感器在这次作品中只用到了避障功能，有点大材小用了，后续也会继续研究这个ToF传感器，让其发挥真正的价值。

也非常感谢得捷电子，让我能够一股劲的完成室内定位小车，作品完成只是第一步，后续的生态也在计划中，希望未来小伙伴也能用上我设计的产品~

往期作品贴：

【DigiKey创意大赛_室内无线3D定位小车】Part1：开箱贴

【DigiKey创意大赛_无线ToF室内定位小车】Part2：小车组装完成

【DigiKey创意大赛_无线ToF室内定位小车】Part3：上位机初步完成

七、其他

一些与论坛小伙伴们讨论的技术帖子

TB6612的VM可以直接接8.4V锂电池吗？

室内如何检测朝向？

【DigiKey创意大赛】无线ToF室内定位小车.doc (2.3 MB, 下载次数: 7)