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第一章 全尺寸机器人锂电池基础与选型
选电池的第一原则：先确定机器人需要什么，再选择电池。 一块电池即使标着“24V、容量很大”，也可能在电机启动时因电流不足而断电，或在充满电后使电机驱动器过压。本章从电压、能量、电流和保护四个问题入手，建立一套适合新手的选型方法。 本章的安全边界：文中的电压和算例用于理解原理，不是所有电芯通用的充放电设定值。实际安装、充电和设置保护阈值时，必须以具体电池、电机驱动器、充电器及电池管理系统的说明书为准。锂电池过充、短路、机械损伤或超出规定条件使用，都可能引发过热和热失控。 一、先读懂电池标签：V、Ah、Wh 和 A 参...
第二章、单节锂电与 3.3V／5V 小型系统
第三章、7.4V 小型系统供电方案
第四章、12V系统供电方案
第五章、24伏全尺寸机器人供电方案
一、 各类元件特点与定位
1. 电磁继电器：适合“不频繁动作”的电源接通与断开 继电器内部有线圈和机械触点：给线圈通电，触点动作；断开线圈，触点返回。它便于理解，也适合做某些支路的通断控制。 在机器人上，继电器触点和线圈要分开选型： 看触点：必须明确标有符合实际电池最高电压、电流及负载类型的直流额定值。标着“10A、250VAC”，不等于能安全切断“10A、24VDC”的电机支路。直流负载没有交流过零点，带电切断时更容易产生持续电弧；电机等负载还会带来启动电流和关断冲击。 看线圈：线圈需要适合其自身额定电压的供电，不能因为触点控制 24V，...
二、用 Teensy 4.1/Esp32系列MCU控制电磁继电器和固态继电器模块
先记住最重要的限制：Teensy 4.1和Esp32系列MCU的 GPIO 是 3.3V 信号，不能承受 5V 输入。Teensy4.1官方建议的单脚最大输出电流为 4mA。因此，模块写着“5V 继电器”，并不意味着它可以直接由 Teensy 引脚驱动；“带光耦”也不意味着可以不看接线图就获得真正的电气隔离。 我们俱乐部自己设计了基于74HCT245 IC的电平转换模块，用来让teensy4.1/eps32系列MCU控制5伏的元器件，详见站内相关文章。本文默认不使用这个电平转换模块。 本文分别讨论四种情况：带光耦的...
专题、让 Teensy 4.1／ESP32-S3 与 5V 信号模块安全通信
本专题以teensy4.1/esp32-s3系列mcu控制5伏电平信号的无刷电机驱动模块为例，介绍3.3v逻辑电平的mcu如何同5v逻辑电平的元器件通信。 Teensy 4.1 的数字输出高电平是 3.3V，输入引脚不能承受 5V，官方建议的单脚最大输出电流为 4mA。ESP32-S3 也按 3.3V 逻辑系统设计；其具体开发板还可能占用部分引脚。因此，俱乐部使用 74HCT245 将控制信号从 3.3V 转为 5V，并用分压电阻接收 5V 反馈信号。另外，不要尝试使用一块 74HCT245自动处理两个方向的全部信...
专题、TXS0108E 双向电平转换模块使用场景
TXS0108E 适合连接距离短、信号电流很小的 3.3V 与 5V 数字接口，尤其适合需要双向传递信号的场合。但“八路双向、自动识别方向”不等于“八根线都能随便接”。在俱乐部的机器人上，无刷电机使能／PWM、NeoPixel 数据线和继电器模块输入，仍优先沿用已经验证的 74HCT245 方案；TXS0108E 更适合作为另一个按接口条件选用的工具，而不是全面替换它。TI 将 TXS0108E 列为可用于 I²C、UART、SPI 等接口的器件，同时要求注意线路负载和布线长度。 本章只讨论信号电平，不讨论负载供电...
专题 全尺寸机器人保险丝怎么布置？——读懂俱乐部的 24V 双电池配电图
声明：本方案为俱乐部成员原创，仅作为俱乐部会员之间经验分享和参考，并不保证本方案的专业程度。 上图是我们俱乐部推荐的在建造全尺寸机器人过程中的保险丝使用放案。这个方案的重点不是某一路该用几安培，而是保护的顺序和总体思路：每块电池的出线先保护，汇合后的主线再保护，八路分支各自保护；降压后如果又分出更细的线，还要重新检查那些线是否受到保护。 图中的实线保险丝是俱乐部现用配置，虚线框是根据实际情况可选添加的位置；标出的 30A、10A、7.5A 等均是现用值，不是标准值，具体采用什么什么样的保险丝还需要根据电路实际情况选...
专题、全尺寸机器人线缆使用经验
首先要明确一点：“某 AWG＝固定能承受多少安培”不是固定标准。导线是否合适，根实际导体（铜芯？锡芯？镀锡铜导体？）、工作电流、线长与压降、敷设温度、保险丝、接插件等都有关，我们的方案仅是一个俱乐部内部使用的保守方案，并不是专业的工程设计。 一、俱乐部导线选择 我们俱乐部推荐使用的是多股镀锡铜导体的硅胶线。这种柔软的多股线硅胶线适合机器人内部弯曲绕线，厂家的标称线径和导电能力如下： AWG 导体直径（厂家参考值） 25°C、自由空气载流量（厂家参考值） 最高额定电压（厂家参考值） 28 0.32mm 3A 30...
一、子系统总览
我们俱乐部使用自己的R2D2控制系统方案，这个方案采用AI+远程终端控制，而不是其他俱乐部的RC控制器控制。 在我们的方案中，整个机器人被拆分成4个模组，包括：头部、机头部机关、身体、运动系统。每个模组由独立的控制系统+配电系统组成，各个独立模组间使用CAN总线进行通信，由配电系统分别供电。 1、子系统概览 2、子系统配电概览
二、全尺寸R2D2机器人腿部模块化电源箱
全尺寸R2D2机器人设计时在腿部都有一个电池箱，如下图： 下图是我们俱乐部在实际建造过程中，在原3d模型的基础上设计了模块化的配电箱方案，设计如下： 我们的全尺寸R2D2机器人采用双路24伏锂电池并联供电的方案，这个腿部模块化电源箱是整个方案的一部分。 这个电池箱的定位为：“可用于快速拆换的电池箱”，使我们的R2D2机器人在不关机的情况下更换新的电源箱。 换电流程： 停止机器人运动，停用高功率动作，但无需机器人关机。 重要：确认另一块电池能够在换电期间独立支持保留的负载。 关闭待取下电池箱的输出开关。 拔下该箱输出...
一、全尺寸R2D2机器人组件蓝图
备注：这是我们俱乐部在MrBaddeley MK4版本的全尺寸R2D2设计的基础上，进行了部分个性化调整的结构蓝图。它在保留原有基本功能的基础上，添加了激光测距雷达、带变形和喷雾效果的腿部推进器模组、编程控制面板、模块化电池仓等扩展性结构。 1、正视图组件标注
三、双电池供电系统
声明：本方案仅作为经验分享，请谨慎参考。 这是我们俱乐部采用的24伏双电池仓供电方案，设计最大主干电流不超过30A。使用一个双路急停开关用做电机/舵机配电分支的硬急停，控制系统、上位机系统供电都不会受急停开关影响。 左右两个电池仓模组是我们专门设计制作的一体化的供电箱，不是单独一块24伏锂电池，具体资料参考上一篇关于模块化电源线的文章。
四、无刷轮毂电机驱动系统分支电路及接线
这是我们无刷轮毂电机供电供电和控制系统接线示意图，属于我们双电池供电系统的后续部分。 简要说明： 1、电机供电分支和舵机供电分支共用一个双路急停开关，用于在紧急情况下对这两路分支断电，但维持控制系统和信号系统的供电； 2、我们使用带霍尔信号的4寸无刷轮毂电机，每个电机配一个控制模块；友情提醒：大部分驱动模块都要求接入电机的霍尔信号线，因此购买轮毂电机时确保是8线的电机（3根电机线+5根霍尔信号线） 3、驱动模块的24伏供电端正极串联7.5A保险丝是为了防止单路电机电流过大； 4、我们使用1个支持3.3伏控制信号的光...
五、身体舵机配电及控制电路
这是我们R2D2身体舵机配电和控制系统接线示意图，和身体直流电机配电系统分支一样，属于我们双电池供电系统的后续部分。 本方案仅针对是PWM舵机，不适合总线舵机。 简要说明： 1、电机供电分支和舵机供电分支共用一个双路急停开关，用于在紧急情况下对这两路分支断电，但维持控制系统和信号系统的供电； 2、我们的R2D2机器人身体有2组不同电压的舵机，一组为MG90S低压舵机组，另一组为8.4伏的高压舵机组。每个舵机组各由一块DIY的舵机配电板供电； 3、我们使用2个带20A电流限流功能的600瓦大功率直流降压模块，其中一个...
六、R2D2头部电子元器件概览
1、R2D2的头部是一套独立的子系统，主控MCU为teensy 4.1，通过CAN总线通其他子系统通信，并由一路专门24伏供电分支供电。teensy 4.1有多个CAN接口，但需要外接CAN收发器，我们默认使用CAN1。 2、由于头部可以360度无限旋转，因此头部和身体之间使用一个允许大电流的导电滑环连接， 导电滑环通过CAN总线、头部的24伏供电分支和雷达眼摄像头的USB线。 3、24伏供电分支接入头部的1分4分电板，其中三根分支接3个降压模块，分别为控制系统、5伏模块和6伏舵机系统配电，剩余一路备用。 4、整个...