本篇應(yīng)用文章來自于Silicon Labs(芯科科技)在線技術(shù)社區(qū)，作者分享了運(yùn)用XIAO MG24開發(fā)板來打造通過手套動(dòng)作控制電動(dòng)滑板(Electric Skateboard)的簡要開發(fā)步驟和關(guān)鍵電路原理。XIAO MG24是開源硬件創(chuàng)新平臺(tái)公司-Seeed Studio所推出的超小型低功耗無線微控制器開發(fā)板，其內(nèi)核基于芯科科技EFR32MG24(MG24)多協(xié)議無線芯片，是面向低功耗藍(lán)牙(Bluetooth LE)、Zigbee和Thread等無線協(xié)應(yīng)用的理想選擇。它結(jié)合了強(qiáng)大的性能、豐富的無線協(xié)議支持和極小的尺寸，非常適合可穿戴設(shè)備、智能家居、傳感器網(wǎng)絡(luò)等場景。

采用XIAO MG24開發(fā)板來實(shí)現(xiàn)帶有獨(dú)特控制方式的電動(dòng)滑板——通過手部動(dòng)作控制滑板，而不是使用傳統(tǒng)遙控器。用戶只需佩戴一只手套，通過手指的彎曲動(dòng)作即可實(shí)現(xiàn)加速或減速。

該項(xiàng)目充分利用了XIAO MG24開發(fā)板的微型尺寸，將其直接集成到手套中。系統(tǒng)將可穿戴輸入轉(zhuǎn)化為直觀的無線運(yùn)動(dòng)控制，這是邁向更自然、更具身體感知的人機(jī)交互的重要一步。這一示例包括在手套上的傳感器以準(zhǔn)確檢測手指動(dòng)作，以及相關(guān)的電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，還制作了定制同步帶系統(tǒng)，以高效提供足夠的扭矩推動(dòng)滑板前行。同時(shí)開發(fā)者還使用了雙向ESC，使滑板輕松具備前進(jìn)和后退功能。

這里是 GitHub 文檔，有興趣的開發(fā)者可以在其中找到所有的代碼，以及更深入的技術(shù)解析，介紹如何使用3塊XIAO MG24開發(fā)板實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)：https://github.com/hiteyjit/hiteyjit-xiao-showdown

電路原理

手套本身為每個(gè)彎曲傳感器使用了基本的分壓電路。XIAO MG24通過模擬讀取這些信號(hào)，并通過I2C傳輸?shù)降诙K板子。一旦完成傳輸，第二塊MG24板會(huì)通過藍(lán)牙將信息發(fā)送到電機(jī)控制模塊，后者將原始信號(hào)映射為PWM輸出供ESC使用，以實(shí)現(xiàn)電機(jī)按所需速度和方向運(yùn)行。

手套動(dòng)作控制電動(dòng)滑板各部組件連接的基本布局

手套傳感器模塊(XIAO MG24的電源通過USB-C電纜和移動(dòng)電源連接到其中一塊板子，這里示意為電池)

簡要開發(fā)過程與未來改進(jìn)

讓XIAO MG24開發(fā)板之間的藍(lán)牙通信穩(wěn)定工作并非直觀和輕松的，芯科科技的低功耗藍(lán)牙協(xié)議棧與作者最初使用的ESP-NOW設(shè)置有著完全不同的工作流程，為了實(shí)現(xiàn)節(jié)點(diǎn)間一致的數(shù)據(jù)傳輸需要進(jìn)行多次迭代。在硬件方面，早期測試中幾乎燒毀ESC，因?yàn)閺碾娿@電池組快速輸出過多電流。系統(tǒng)仍能運(yùn)行，但這次測試凸顯了ESC對(duì)高電流沖擊的敏感性。此外，開發(fā)過程中還注意到微控制器在長時(shí)間運(yùn)行時(shí)出現(xiàn)輕微過熱：MG24雖然緊湊高效，但在高電壓電源下每隔幾毫秒處理連續(xù)PWM信號(hào)，確實(shí)在熱管理上接近極限。

未來改進(jìn)方面，本示例的開發(fā)者計(jì)劃集成MG24內(nèi)置的6軸 IMU，實(shí)現(xiàn)基于動(dòng)作的轉(zhuǎn)向和穩(wěn)定控制，讓滑板能夠根據(jù)手腕或手臂的傾斜進(jìn)行方向控制。目前尚未開始探索這一功能，因?yàn)楫?dāng)前配置只有一臺(tái)電機(jī)能驅(qū)動(dòng)滑板并承載體重，而實(shí)現(xiàn)真正的轉(zhuǎn)向控制需要兩到三臺(tái)電機(jī)以實(shí)現(xiàn)差速扭矩。這將是下一階段的重點(diǎn)，一旦擴(kuò)展了傳動(dòng)系統(tǒng)和電源管理系統(tǒng)，就會(huì)實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)。