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 dni 2025 – sledovači čáry postaveném týmem BitBeam Crew na desce OctopusLab ESP32-C3 Board a naprogramovaném v MicroPythonu⁷ ¹⁶. 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.