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【海外开源】手持相机稳定器-电路设计

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简介:
本项目旨在介绍一款面向全球用户的便携式相机稳定器的设计方案,重点展示其电路设计细节与创新之处。 这是使用Digilent Zybo Zynq-7000开发板为GoPro相机创建三轴手持稳定器的指南。此项目是为CPE实时操作系统课程(CPE 439)设计的。该稳定器利用三个伺服电机和一个IMU来纠正用户的动作,以保持相机水平。 所需组件包括: - Digilent Zybo Zynq-7000开发板 - Sparkfun IMU Breakout - MPU 9250 - 两个HiTec HS-5485HB伺服(每个提供180度运动或编程从90到180度) - HiTec HS-5685MH伺服(可进行90至180度的运动调整,或者程序设定为整个范围内的动作) - 两个标准伺服支架 - 面包板及15根male-to-male跳线和4对male-to-female跳线 - 热胶枪、手柄或直径约5毫米的木制销钉 - GoPro或其他相机及其安装硬件 - 能输出5V电源 步骤一:Vivado硬件设置 首先,为项目创建底层块设计。启动Vivado 2016.2, 点击“Create New Project”图标并选择下一步;命名您的项目后继续进行。接下来,选择RTL类型,并点击下一步。在搜索栏中输入xc7z010clg400-1,然后从提供的选项中选择所需部分,最后完成设置。 步骤二:模块设计的配置 现在我们将通过添加和配置Zynq IP模块来生成一个模块设计。进入IP Integrator下的“创建块设计”,并在弹出窗口点击确定。右键单击图表区域并选择Add IP...,输入关键字“ZYNQ7 Processing System”后进行下一步操作。 步骤三:自定义PWM IP模块的创建 此环节中我们将构建一个允许开发板发送控制伺服电机运动所需的PWM信号的IP模块。该块接受0到180之间的数值,并将其转换为750至2150微秒范围内的脉冲宽度输出。 在“工具”选项卡下点击“Create and Package IP...”,然后按指示进行下一步操作,直到完成自定义PWM IP模块的创建和配置。根据提示修改相关文件并重新打包IP以确保功能正确无误。 步骤四:将PWM IP模块添加到设计中 最后一步是向块设计中加入我们刚刚创建的PWM IP模块,以便处理器能够访问该模块来控制伺服电机的动作。通过在图表区域右键单击并选择“Add IP...”,输入自定义PWM IP模块名称并完成相关设置即可。 以上就是使用Digilent Zybo Zynq-7000开发板为GoPro创建三轴手持稳定器的概览指南,希望能够帮助您成功构建这一项目。

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    本项目旨在介绍一款面向全球用户的便携式相机稳定器的设计方案,重点展示其电路设计细节与创新之处。 这是使用Digilent Zybo Zynq-7000开发板为GoPro相机创建三轴手持稳定器的指南。此项目是为CPE实时操作系统课程(CPE 439)设计的。该稳定器利用三个伺服电机和一个IMU来纠正用户的动作,以保持相机水平。 所需组件包括: - Digilent Zybo Zynq-7000开发板 - Sparkfun IMU Breakout - MPU 9250 - 两个HiTec HS-5485HB伺服(每个提供180度运动或编程从90到180度) - HiTec HS-5685MH伺服(可进行90至180度的运动调整,或者程序设定为整个范围内的动作) - 两个标准伺服支架 - 面包板及15根male-to-male跳线和4对male-to-female跳线 - 热胶枪、手柄或直径约5毫米的木制销钉 - GoPro或其他相机及其安装硬件 - 能输出5V电源 步骤一:Vivado硬件设置 首先,为项目创建底层块设计。启动Vivado 2016.2, 点击“Create New Project”图标并选择下一步;命名您的项目后继续进行。接下来,选择RTL类型,并点击下一步。在搜索栏中输入xc7z010clg400-1,然后从提供的选项中选择所需部分,最后完成设置。 步骤二:模块设计的配置 现在我们将通过添加和配置Zynq IP模块来生成一个模块设计。进入IP Integrator下的“创建块设计”,并在弹出窗口点击确定。右键单击图表区域并选择Add IP...,输入关键字“ZYNQ7 Processing System”后进行下一步操作。 步骤三:自定义PWM IP模块的创建 此环节中我们将构建一个允许开发板发送控制伺服电机运动所需的PWM信号的IP模块。该块接受0到180之间的数值,并将其转换为750至2150微秒范围内的脉冲宽度输出。 在“工具”选项卡下点击“Create and Package IP...”,然后按指示进行下一步操作,直到完成自定义PWM IP模块的创建和配置。根据提示修改相关文件并重新打包IP以确保功能正确无误。 步骤四:将PWM IP模块添加到设计中 最后一步是向块设计中加入我们刚刚创建的PWM IP模块,以便处理器能够访问该模块来控制伺服电机的动作。通过在图表区域右键单击并选择“Add IP...”,输入自定义PWM IP模块名称并完成相关设置即可。 以上就是使用Digilent Zybo Zynq-7000开发板为GoPro创建三轴手持稳定器的概览指南,希望能够帮助您成功构建这一项目。
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  • 】STM32 人视觉OpenMV Cam发(含硬件及固件码等)-方案
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    本项目提供了一套基于STM32微控制器和OpenMV Cam模块的机器人视觉解决方案,包含详尽的硬件设计与固件代码开源资料,助力开发者快速搭建智能视觉系统。 研华科技发布了一篇关于其多核异构ARM核心板在机器视觉应用案例的白皮书摘要。TI Sitara系列AM5718/5728采用的是ARM+DSP架构,能够实现图像采集、算法处理、显示和控制等功能,并具备实时控制、低功耗以及多种工业网络互联等特性。它被广泛应用于包括机器视觉在内的多个领域。 另外还介绍了OpenMV项目,该项目旨在为业余爱好者及制造商提供开源且低成本的机器视觉解决方案。第一代设备基于STM32F ARM Cortex-M MCU和Omnivision OV7725传感器,并支持Python 3编程语言进行开发,内置了丰富的图像处理功能如面部检测、关键点描述符等。 OpenMV Cam具有诸多实用特性:所有I/O引脚均输出3.3V且具备5V容限;配备了一个便于更换的镜头接口;全速USB接口能够实现与计算机的数据交换;支持通过微型SD卡进行视频录制和数据存储。此外,该设备还提供SPI、I2C等多样的通信方式,并内置了RGB LED及红外LED用于照明。 OpenMV Cam M4 和M7的主要区别在于硬件配置的不同,但都提供了强大的机器视觉功能,如标记跟踪、人脸检测以及光流分析等功能模块。用户可以通过这些应用来实现智能机器人对环境的感知和理解能力。
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    本文探讨了程控开关电源中实现稳定电压输出的设计方法和技术要点,旨在提高电源系统的效率和可靠性。 程控开关电源的稳压设计是一项结合了现代电力电子技术和微处理器控制的复杂工程,旨在实现高效、稳定且可调的电源输出。通过调节开关管的工作周期比例来维持稳定的输出电压是其核心机制之一,这种技术具有高效率和高功率密度的特点,在当代电子产品中得到了广泛应用。随着科技的进步,程控开关电源正朝着高频化、模块化以及智能化的方向发展,其中步进可调功能与实时显示能力为其智能化的重要体现。 ### 方案论证与比较 #### 主控CPU的选择 在选择主控处理器时,设计者考虑了两种方案: 1. **AT89S51单片机**:这款单片机易于连接ADC和DAC模块,但其功能相对简单,在复杂控制系统中的应用可能受到限制。 2. **MSP430F169单片机**:这是一款超低功耗的处理器,并集成了12位ADC及DAC,支持JTAG在线调试操作方便。此外,它的低能耗特性有助于提升整体效率,因此是更佳的选择。 #### DC-DC主回路拓扑的选择 在选择DC-DC变换器时,设计者考虑了隔离式和非隔离式的两种类型,并进一步分析了三种不同的电路结构: 1. **BUCK拓扑**:适用于降压场景,但由于输出电压需求为升压模式,因此不适合使用。 2. **BOOST拓扑**:适合于升压场合,能够提供连续平稳的输出电压以满足30V至36V的需求,并且控制相对简单化,是最佳选择方案之一。 3. **BUCK-BOOST拓扑**:适用于升降压场景但其控制系统更为复杂。鉴于本项目只需要完成升压功能,故未被选用。 #### 控制方法的选择 在对比两种不同控制策略后,设计者选择了如下: 1. 基于单片机的PWM控制方式:该方案需要复杂的软件实现和繁琐的算法操作,并且输出稳定性较差。 2. 使用恒频脉宽调制控制器TL494:此选项具备快速响应能力和闭环控制系统特性,并内置过流保护及电压基准,驱动能力强大,因此是优先考虑的选择。 ### 电流工作模式选择 为了优化系统的效率和性能,在电流的工作模式上选择了连续的电流模式。这种方式可以保证电感中的电流不会在下一个周期开始前降至零点以下,从而降低输出电流峰值并减少纹波电压的影响,有助于提高整体稳定性和效率水平。 ### 功耗与效率考量 为提升整套系统的能效比,在硬件选型上采用了超低功耗的MSP430F169单片机和高转换效率的电源管理芯片。同时通过选择低损耗元器件及先进的控制策略,进一步减少了能量消耗并提升了系统效能。 ### 软件与硬件分析 在软件方面,设计了精确的控制算法流程图以确保系统的高效运行;而在硬件配置中,单片机负责接收键盘输入指令,并利用DA转换器生成参考电压信号。该信号会与输出电压反馈进行比较后通过TL494中的误差放大器来调节脉宽宽度,从而达到稳定目标电压的目的。 综上所述,程控开关电源的稳压设计不仅需要合理选择硬件配置和优化控制策略,还需具备精确且高效的软件支持以实现高效、稳定的电力供应。通过对各种方案详细比较论证的过程体现了对技术细节深入理解的重要性,并确保最终产品的性能与可靠性。
  • 项目:3D打印工业臂(含码、BOM及3D文件)-解决方案
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    本项目提供一款可3D打印的工业机器人手臂设计方案,包括完整代码、物料清单和三维模型。电路设计以开放源代码形式分享,助力创新制造与自动化应用开发。 前言:我打印的机器人手臂灵感来源于著名的工业机器人设计,但它是可打印的版本。此次开源的目的在于使开放源代码的机器人手臂能够被个人或小型企业使用,让机器人技术更贴近每个人的生活需求。该机器人的日常任务是提举大约2公斤重物。目前市场上的大多数机器人要么价格昂贵、功能较弱,或者体型庞大不便于操作和移动。工业机器人通常既昂贵又危险,并不适合在家庭或学校环境中使用。3D打印的工业机器人手臂实物展示:展望方面,一个经济实惠且易于制造的机械臂可以通过帮助残疾人更好地管理日常需求而让他们生活更加独立自主。此外,在一些环境较为恶劣但技术发展相对落后的地区,这种机器人的应用也能发挥重要作用。例如,如果你忘记把钥匙落在家里了,可以远程操控机器人手臂帮你开门解决问题。未来的发展趋势可能会朝着更便携、可移动的方向迈进以适应更多应用场景的需求和挑战。
  • 仿生四足:支APP和WiFi控制,码免费!-方案
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    本项目介绍了一款可使用手机APP及WiFi远程操控的仿生四足机器人设计方案,并提供电路原理图与源代码下载,鼓励创新与学习。 4足仿生蜘蛛机器人可以使用WiFi进行控制。当机器人上电后会初始化WiFi模块(ESP8266),释放一个WiFi信号,然后手机连接此信号,在打开APP即可开始操作该机器人。 制作时需要注意舵机的安装初始位置,并且购买回来的WiFi模块需要先烧录固件(资料里已打包好固件和相应的工具)。完成之后将波特率改为1200,因为内部晶振使用的是27M,只有在1200波特率下才没有误差。 电源采用改装后的充电宝供电。由于舵机启动电流较大,需要拆开充电宝直接连接其中的18650电池两端引出线3.8V给舵机供电;同时用充电宝提供的5V为单片机供电,并使用LM1117-3.3转换器将电压转成WiFi模块所需的3.3V。此外,在5V电源处并联一个大容量电解电容(47uf到100uf之间),避免由于电流波动导致的WiFi重启问题。 该源代码是从之前的6足机器人项目修改而来,可以轻松调整为控制六足机器人的版本,并且最多可支持同时控制十八路舵机。有兴趣的话还可以添加壁障功能或安装机械臂等附加设备(亚克力板上已预留相应接口)。 特别说明:目前仅支持安卓手机操作,暂不适用于苹果设备。
  • 人工具包
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    海外开源机器人工具包旨在为全球开发者提供一个开放、共享的平台,汇集了各类机器人开发所需的软件和硬件资源,助力创新与实践。 Robotics Toolbook for MATLAB 9.10 是一个机器人工具箱,在设置路径后即可使用。它包含几个示例。