Robo Věda

Web nejen o robotice

Vývojové desky OctopusLab: Od základů k robotice

Reklama:

OctopusLab je český projekt, který se zaměřuje na vývoj a testování elektronických zařízení s cílem propojit elektroniku, internet věcí a robotiku s virtuální realitou a umělou inteligencí1. Navržené vývojové a experimentální desky slouží nejen jako testovací platformy, ale i jako finálně zapojitelné moduly pro projekty nebo jejich části1. Tyto desky jsou natolik univerzální, že velkou část odzkoušených projektů můžete "osadit a zprovoznit" natrvalo, s výhodou možnosti jednotlivé oživené a funkční moduly mezi sebou dále propojovat2. Díky své univerzálnosti, otevřenosti a možnostem dalšího rozšiřování jsou ideální pro rapid prototyping a získaly si uznání v komunitě vývojářů1.

ROBOT Board - univerzální řídící deska pro robotické projekty

ROBOT Board je plošný spoj navržený přednostně pro realizaci jednoduchého robotického vozítka3. Kromě dvou DC motorků může ovládat i dva malé přesné krokové motory a tři serva3. Ukázalo se, že velmi dobře slouží jako univerzální rozhraní pro ESP32 k celé řadě dalších projektů3. Desku je možné osadit podle potřeby, což umožňuje velkou flexibilitu při realizaci různých projektů3.

Možnosti osazení

Na desku lze osadit následující komponenty3:

  • Stabilizátor 7805 pro řídící elektroniku (při externím výkonovém napájení jiném než 5V)
  • Řadič H-můstek L293D pro dva stejnosměrné motorky (5-8V) nebo serva
  • Expandér PCF8574 (8bit / možno vstupně výstupní)
  • Budič sběrnice ULN2803 pro dva krokové motory
  • 3 pin konektory pro napojení 3x PWM pro servo i čidla
  • 3 pin konektory (3x one wire) pro teploměr Dallas / WS RGB LED
  • 2x7pin konektor zprava plný OCTOBUS (napájení/I2c/SPI/D0-D4)
  • 5pin konektor zleva I2C a SPI displej (MAX7219)

Samozřejmostí je také univerzální sběrnice octoBUS, která umožňuje připojení dalších modulů3.

Proč ESP32?

ESP32 má 240MHz, 16MB flash, 520kB RAM a je cenově levnější než Arduino originál3 4. ESP32 má dvě CPU jádra s nastavitelnou taktovací frekvencí do 240 MHz, klasické Bluetooth i podporu Bluetooth Low Energy (BLE), 4MB Flash paměť a 3 bloky paměti RAM v celkové velikosti 520kB5. Díky těmto parametrům má dostatečný výkon, aby na něm mohl běžet i robustnější systém, jako je Micropython5.

ESP32 Board - kompaktní řešení pro IoT projekty

ESP32 Board prošla několika vývojovými verzemi, od alfa přes beta až po současnou verzi 3 a vyšší6. Vývojáři se naučili osazovat "známku" ESP32 od ESPRESSIF, což vyžaduje dobrý cín, tavidlo a trpělivost6.

Specifikace a možnosti

ESP32 Board má formát 68 x 50 mm, který sdílí i s některými dalšími deskami v této sérii6:

  • FIRSTboard2 – menší verze FIRSTboardu
  • EDUshield1 – pro připojení OLED displeje a dvou až tří tlačítek
  • FETboard – výkonové MOS-FET pro LED pásky, větráky, stykače
  • IoTgarden – plánovaná verze pro hydroponické pěstování

Rozteč dírek na desce je přizpůsobena stavebnicím Totem i Merkur, konkrétně 60 a 40 mm6. Cílem bylo vytvořit menší modul s oblíbenou ESP32, s externím programováním (volitelně osaditelné interní) a s možností větší paměti, především pro IoT / MQTT, BLE i ESPnow a podobné "menší" projekty6. Samozřejmostí je sběrnice OCTOBUS, která umožňuje připojovat další moduly zleva, zprava, nahoru i dolů6.

ESP32-C3 - nová generace pro robotické aplikace

ESP32-C3 je novější verze čipu od společnosti Espressif, která byla použita v robotovi Robin na Robotickém dni4 7. ESP32-C3 je 32bitový procesor RISC-V s jednotkou FPU (jednotka s pohyblivou řádkovou čárkou), který je schopen provádět operace s pohyblivou řádovou čárkou s jednotkovou přesností na 32 bitů, což mu poskytuje silný výpočetní výkon7.

Klíčové vlastnosti ESP32-C3

  • Výkonný procesor: 32bitový jednojádrový procesor RISC-V, pracující s frekvencemi až 160 MHz7
  • WiFi: protokol 802.11b/g/n, 2.4 GHz, podporuje režimy Station, SoftAP, SoftAP Station, hybridní režim7
  • Bluetooth 5.07
  • Ultra nízká spotřeba energie: Spotřeba energie v režimu spánku je přibližně 43 μA7
  • Ultra malá velikost: Malý jako palec (22,52 x 18 mm) v klasickém tvaru, vhodný pro zařízení nošená na těle a malé projekty7

ESP32-C3 je ideální pro robotické aplikace díky své kompaktní velikosti a podpoře Bluetooth, což umožňuje dálkové ovládání robotů bez nutnosti připojení k WiFi8.

ESP32S3 Robotics - nejnovější přírůstek do rodiny OctopusLab

Nejnovější přírůstek do rodiny vývojových desek OctopusLab, ESP32S3 Robotics, byl představen na MakerFaire v Praze a na Robotickém dni 20259 10. Tato deska vychází z ESP32-C3, ale je osazená výkonnějším čipem ESP32-S311.

Technické specifikace ESP32S3 Robotics

ESP32-S3 je vybaven 32-bitovým mikrokontrolérem s dual-core procesorem Xtensa LX7, který může běžet na frekvenci až 240 MHz11. Obsahuje WiFi a Bluetooth Low Energy modul, který integruje kompletní WiFi a Bluetooth Low Energy funkce11.

Deska ESP32S3 Robotics nabízí následující funkce:

  • Až 8 připravených PWM výstupů (konektory s PWM zapojením GND, VCC, Signal)
  • OctoBus sběrnice pro připojení dalších modulů
  • 2 LED diody, kde jeden pin diody je vyveden hned vedle PWM výstupu, jumperem tak lze vývody zkratovat - tedy LED zapojit na příslušný PIN
  • 2 RGB WS diody zapojené za sebou s vyvedenými piny na zapojení RGB pásku, který bude adresovaný za tyto dvě diody
  • Integrovaný akcelerometr pro detekci pohybu a orientace
  • 2x Qwiic konektory pro snadné připojení I2C zařízení
  • Vypínač pro snadné ovládání napájení
  • Pin vyvedený tak, aby zkratováním jumperem šlo měřit na jednom z pinů baterii
  • Obvod pro nabíjení baterií

Fotografie desky OctopusLab ESP32S3Robotics

Spolupráce s BitBeam

ESP32S3 Robotics deska byla vyvinuta ve spolupráci s autory BitBeam stavebnice12 13. BitBeam je revoluční stavebnice, která kombinuje modulární design s pokročilými technologiemi a nabízí nekonečné možnosti pro stavbu, programování a inovace12. Základní jednotkou dílku je kostička s rozměry 8 mm x 8 mm x 8 mm, s otvory o průměru 4.8 mm, což umožňuje kompatibilitu s M4 šrouby12.

Vydání a dostupnost ESP32S3 Robotics desky se očekává v průběhu léta 2025, mimo jiné jako hlavní elektroniky pro stavebnici BitBeam14. Tato spolupráce otevírá nové možnosti pro robotické projekty, které mohou využít jak flexibilitu BitBeam stavebnice, tak výkon a možnosti ESP32S3 Robotics desky14.

Závěr

Vývojové desky OctopusLab představují komplexní ekosystém pro vývoj elektronických zařízení, od jednoduchých IoT projektů až po složité robotické systémy2 1. Díky své univerzálnosti, otevřenosti a možnostem dalšího rozšiřování získaly uznání v komunitě vývojářů a jsou používány v různých projektech1.

S příchodem nové ESP32S3 Robotics desky, vyvinuté ve spolupráci s autory BitBeam stavebnice, se možnosti pro robotické projekty dále rozšiřují12 14. Tato deska kombinuje výkon ESP32-S3 s flexibilitou a možnostmi připojení, které jsou potřebné pro moderní robotické aplikace11.

OctopusLab pokračuje ve vývoji a vylepšování svých desek, přičemž kód pro jejich ovládání je zveřejňován na GitHubu jako open-source15 6. To umožňuje komunitě vývojářů přispívat k dalšímu rozvoji těchto desek a vytvářet nové projekty, které mohou inspirovat další generaci vývojářů a bastlířů15.

  1. https://www.octopuslab.cz ↩↩↩↩↩

  2. https://www.octopuslab.cz/vyvojove-desky/ ↩↩

  3. https://www.octopuslab.cz/vyvojove-desky/robot-board/ ↩↩↩↩↩↩↩

  4. https://www.octopuslab.cz/micropython21/ ↩↩

  5. https://docs.octopuslab.cz/esp32/ ↩↩

  6. https://veletrh-robotickych-prilezitosti.fanuc.eu ↩↩↩↩↩↩↩

  7. https://allegro.cz/nabidka/vyvojova-deska-esp32-c3-supermini-s-bluetooth-wifi-modulem-a-adapterem-14977819559 ↩↩↩↩↩↩↩

  8. https://oshwlab.com/oshwhub.com/mini-quadruped-robot-esp32 ↩

  9. https://www.ceskymac.cz/nejvetsi-festival-inovaci-se-vraci-do-prahy-maker-faire-2025-slibuje-zazitky-pro-celou-rodinu/ ↩

  10. https://www.mff.cuni.cz/cs/verejnost/kalendar-akci/roboticky-den-2025 ↩

  11. https://www.ucg.ac.me/skladiste/blog_42131/objava_108650/fajlovi/ESP32S3%20development%20board.pdf ↩↩↩↩

  12. https://bitbeam.cc/cs/ ↩↩↩↩

  13. https://robodoupe.cz/2024/konstrukcni-tistena-stavebnice-bitbeam/ ↩

  14. https://roboveda.cz/stavebnice-bitbeam-komplexni-prehled-otevrene-konstrukcni-platformy.html ↩↩↩

  15. https://github.com/octopusengine/octopuslab ↩↩

  16. https://www.postavrobota.cz/Vyvojova-deska-OctopusLAB-DEV-BOARD-neosazena-d1802.htm ↩

  17. https://bastlirna.hwkitchen.cz/octopus-lab-prehled-jednotlivych-modulu-platformy/ ↩

  18. https://www.laskakit.cz/laskakit-esp32-s3-devkit/ ↩

  19. https://www.octopuslab.cz/esp32-board/ ↩

  20. https://www.youtube.com/watch?v=EXZR2w_eNKM ↩

  21. https://tienda.bricogeek.com/controladores-motores/1942-romeo-mini-esp32-c3-para-robotica.html ↩

  22. https://github.com/octopusengine/octopuslab/blob/master/esp32-micropython/pinouts/olab_esp32_robot_board1.py ↩

  23. https://www.hackster.io/news/carl-bugeja-s-codecell-is-a-tiny-robot-brain-with-espressif-esp32-c3-and-motion-fusion-sensor-cbbf875b08fa ↩

  24. https://shop.m5stack.com/products/m5stamp-esp32s3-module ↩

  25. https://www.dfrobot.com/product-2743.html ↩

  26. https://www.dfrobot.com/product-2792.html ↩

  27. https://www.berrybase.at/dfrobot-romeo-esp32c3-roboter-steuerungsplatine-wifi-bluetooth-io-analog-digital-uart-i2c ↩

  28. https://hackaday.io/project/202469-esp32-combat-robot-controller/log/239402-overview-of-the-version-2-board ↩

  29. https://www.e-mole.cz/diy/m-bitbeam ↩

  30. https://www.pocitacveskole.cz/rocnik/2021/prispevek/sumo-roboti-z-3d-tistene-stavebnice-m-bitbeam ↩

  31. https://www.citybee.cz/zabava/:/akce/131623-20-roboticky-den/ ↩

  32. https://www.octopuslab.cz/aktuality/page/4/ ↩

  33. https://www.berrybase.de/en/dfrobot-romeo-esp32c3-robot-control-board-wifi-bluetooth-io-analogue-digital-uart-i2c ↩

  34. https://www.amazon.de/-/en/Romeo-ESP32-C3-Control-Supports-Bluetooth/dp/B0D8BSNL1K ↩

  35. https://makerfaire.cz/praha/ ↩

  36. https://makerfaire.cz/makeri/entry/1474/ ↩

  37. https://www.espressif.com/en/company/newsroom/events ↩

  38. https://www.postavrobota.cz/Vyvojove-desky-c1_0_1.htm?page=3 ↩

  39. https://robodoupe.cz/2018/robotboard/ ↩

  40. http://www.tfsoft.cz/m-bitbeam/index_cs.html ↩

  41. https://robosoutez.fel.cvut.cz/maker-faire-prague-10-1152025 ↩