一、项目背景

随着机器人技术的不断发展，履带式和四足式机器人在各自的应用领域都展现出了独特的优势。履带式机器人在平坦或稍崎岖的地貌上能够保持较高的行进速度，而四足机器人则在跨越障碍和应对复杂地形方面表现出色。本项目旨在开发一款履带四足复合机器人，结合两种行进模式的优点，以适应更多样的应用场景和地形。

二、项目目标

1. 硬件设计：开发一套基于ESP32的履带四足复合机器人硬件平台，支持两种行进模式的切换。

2. 功能实现：

- 支持四足行进模式和履带行进模式的切换。

- 支持8个自由度（DOF）的四足运动控制。

- 支持通过直流电机驱动的履带机构。

- 集成六轴加速度传感器、OLED屏幕、RGB灯珠、蜂鸣器等硬件资源。

3. 软件开发：编写适用于该硬件平台的控制软件，实现运动控制和用户交互。

4. 测试验证：通过实验室测试和实际场景测试，验证机器人的性能和可靠性。

三、项目意义

1. 教育意义：为高校和培训机构提供一个实践平台，帮助学生和爱好者学习嵌入式系统开发、机器人运动控制和机械设计。

2. 技术探索：通过开发履带四足复合机器人，探索履带式和四足式机器人技术的结合，为后续更复杂机器人的开发积累经验。

3. 应用拓展：履带四足复合机器人具有广泛的应用前景，可应用于教育、科研、工业自动化和娱乐等领域。

四、项目功能

1. 行进模式切换：

- 支持四足行进模式和履带行进模式的切换。

2. 运动控制：

- 支持8个自由度（DOF）的四足运动控制。

- 支持通过直流电机驱动的履带机构。

3. 传感器集成：

- 集成六轴加速度传感器，用于姿态检测。

4. 用户交互：

- 集成OLED屏幕，用于显示信息。

- 集成RGB灯珠和蜂鸣器，用于状态指示和报警。

5. 远程控制：

- 支持通过WIFI进行远程控制。

- 提供基于Android的远程控制App。

五、硬件设计

1. 主控芯片：ESP32-WROVER-E（V2.0版本为ESP32-PICO-D4），支持WIFI和蓝牙通信。

2. 电机驱动：

- 6路串行总线舵机接口，采用74HC126D实现UART全双工转半双工。

- 4路直流电机驱动，采用RZ7899替代TB6612FNG。

3. 传感器：

- 集成六轴加速度传感器MPU6050。

4. 显示与指示：

- 0.96寸OLED屏幕接口。

- 3颗WS2812B-2020 RGB灯珠。

- 微型无源蜂鸣器。

5. 拓展接口：

- 2路IIC接口。

- 1路WS2812B灯珠接口。

- 1处串口接口，用于外接卫星定位模块。

六、软件设计

1. 底层驱动：

- 串行总线舵机通信。

- 直流电机驱动。

- 六轴加速度传感器通信。

- OLED屏幕驱动。

- 拨轮编码器读取。

- WS2812B-RGB灯珠驱动。

- 蜂鸣器驱动。

- WIFI通信配置。

2. 运动控制：

- 单腿正解（FK）和逆解（IK）。

- 姿态逆解。

- 足端摆线轨迹计算。

- Trot步态模式和Walk步态模式。

- VMC算法（伪闭环，待测试）。

3. 用户交互：

- 基于Android的远程控制App，支持WIFI通信和TCP协议。