 基于GD32（梁山派）设计的瓦力机器人，配备蓝牙、2.4GHz、LoRa进行遥控通信，支持8路舵机控制关节活动，板载1.3英寸ISP LCD显示屏进行动画和电量显示，协配VC-02语音芯片进行语音交互，摄像头模块支持150m实时图传。瓦力是电影《机器人总动员》中一个虚构角色，亦是该片的主角。他是一台虚构的、型号为 WALL-E的机器人。
 瓦力机器人项目方案如图 1 所示，它描述了项目的目标、范围、进度等方面的细节。  梁山派选用的是 GD32F470ZGT6，梁山派功能引脚分配如图 2 所示。
图 2 梁山派功能引脚分配 设计说明 原理图设计说明
电压基准系统通过调节具有温度稳定性的带隙电路，输出产生 ±2% 初始精度电压基准（±3.5% 过温）。典型电压基准 (Vref) 设计为 0.8V。电源降压电路如图 4 所示。
（2）电源指示灯设计 从以往的经验得知，设计一个 3.3V 的LED 限流电阻大概用 4.7kΩ 的电阻，设计一个 7.4V 的大概用 10kΩ 的电阻，于是便想着，本次 24V 的项目怎么也得用几十 kΩ的电阻吧。而根据式（3）计算出的电阻阻值最大只有 2.335kΩ（见图 5）。
图 5 电源指示灯电路
图 6 发光二极管的电阻阻值计算器
图 7 电机驱动电路
图 8 眼灯电路
图 9 LCD 电路 PCB设计说明
图 10 PCB 3D 外观
图 11 焊接好的 PCB 实物 3D模型说明
图 12 3D 模型部分零件 蓝牙App说明 与传统的原型设计工具不同，MIT App Inventor 采用了先进的技术，可以自动生成高保真度的原型，并能够根据用户的反馈和需求进行调整和优化。此外，该工具还支持多种语言，包括但不限于 HTML、CSS、JavaScript 等，使得开发者可以在任何地方都能够轻松地创建应用程序。 除了基本的原型设计功能之外，MIT App Inventor 还具有许多其他的功能和特点。例如，它可以帮助开发者轻松地管理应用程序的版本控制、安全性和错误处理等。此外，该工具还支持程序编辑器，开发者可以在上面编写和修改应用程序，以确保程序的质量和可维护性。 总的来说，MIT App Inventor 是一款非常出色的原型设计工具，可以帮助开发者快速构建高质量的应用程序，并提高开发效率和降低开发成本。蓝牙 App 说明如图 13 所示。
图 13 蓝牙 App 说明 机器人通过 VC-02 与 GD32 进行串口通信和语音交互控制命令。 语音 MCU VC-02 生成 SDK 时，只能通过串口发送十六进制数，而串口接收缓存数据为 uint8_t 型，因此要进行数据转换。 HexChar 函数（见程序 1）的功能是将十六进制字符由 ASCII 码转为相应大小的十六进制数。
选型说明 选型直接影响项目的成本、时间、质量等方面的结果。瓦力的 3D 外壳整体高33cm，宽 30cm，空壳重 2.2kg，因此所搭载直流电机应有足够的驱动能力。 选型思路为：选择合适的电机→适配电机的电源，适配电机的驱动 IC →适配电源的降压电源 IC。 ● 型号：TPS54331DDAR。 ● 功能类型：降压型。 ● 电压输入：3.5 ～ 28V。 ● 电压输出：可调节输出电压低至 0.8V。 ● 型号：PCA9685。 ● 通信方式：I2C。 ● 工作电源电压：2.3 ～ 5.5V。 ● 驱动数量：最多驱动 16 路 LED（舵机）。 ● 型号：AS4950。 ● 宽电压供电：8 ～ 40V。 ● 3.5A 峰值驱动输出，2A 持续输出能力。 ● 型号：VC-02_CN。 ● 供电电压：3.6 ～ 5V。 ● 支持接口：UART /I2C/ PWM / SPI / GPIO。 ● 可用 I/O 接口数量 :10 个。 通过 SDK 配置 GPIO_B2 为 UART1_TX，GPIO_B3 为 UART1_RX，使 VC-02的 B2、B3 引 脚 复 用 为 串 口 功 能， 以 与GD32 的 USART2 进行通信。 ● 分辨率：240 像素 × 240 像素。 ● 接口类型：SPI / 并口。 ● 驱动芯片：ST7789V。 ● 工作电压：3.3V。 ● 工作电压：24V。 ● 驱动电流：350mA。 ● 功率：1W。 ● 空载转速：200rad/min。 ● 额定扭力：13N·cm 普通的 LED 怎能配得上我的瓦力呢，我要找最闪耀的一颗。高亮 LED 灯珠说明如图14所示，眼灯照明展示如图15所示。
图 14 高亮 LED 灯珠说明
图 15 眼灯照明展示 ● 优点：体积小，画质高，配套 App。 ● 缺点：最高仅支持150m 图传，价格小贵。 我最初打算设计个图传模块，集成于扩展板上，可是能参考的方案只找到了ESP32-CAM， 而 且 加 上板子后整体过于冗余，成功率不敢保证，于是便舍弃了自己设计图传模块的方案，选用 Mlink-video 的 Wi-Fi图传模块（见图 16）。
图 16 摄像头 Mlink-video 说明 结语 说了那么多，快来让我们欣赏可爱的瓦力吧（见图 17）！
图 17 实物展示  相关链接 |
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图 3 瓦力机器人电路
图 4 电源降压电路
