從零打造 ESP32 雙輪直立機器人:開發流程 × 演算法實作 × 操作影片全攻略
活動訊息
內容簡介
機器人開發未必要複雜設備與昂貴模組,本書以ESP32為核心,帶你用平凡材料打造可手機遙控的自平衡機器人。作者結合30年研發經驗,從結構設計、電路精簡到PID演算法與Timer中斷控制,逐步解析核心技術。透過創意工法與系統整合實作,教你學會感測定位、步進驅動與軟硬體整合,讓Maker創客、學生與工程愛好者都能從零打造第一台機器人!
打造機器人一定要昂貴模組與複雜的 3D 列印嗎?
最好的工程訓練,往往藏在最平凡的素材與最純粹的實作中。
★ 職人精神|30 年資深研發積澱,職人級的跨界技術分享
★ 隨選材設計|點石成金,將平凡材料變為不平凡的機器人
★ 輕鬆玩技術|精簡電路與結構優化,輕鬆駕馭嵌入式系統開發
★ 靈魂賦予|深度解析 PID 演算法,在 Timer 中斷技術灌注平衡靈魂
本書作者擁有超過 30 年的手機平板研發經驗,他將數十年的產業積澱與對「動手實踐」的熱誠,轉化為這本深入淺出的實作指南。透過「先見林,再見樹」的教學邏輯,引領讀者利用 ESP32 主控板搭配基礎控制模組與PP瓦楞板,從零開始構建出一台具備高度穩定性可手機遙控的「自平衡機器人」。
你將在本書中學到:
✔ 創意構造工法:獨家「半切工法」與輕量化設計,打破 3D 建模與列印的結構開發高牆。
✔ 精準控制邏輯:掌握 MPU 感測定位、A4988 步進驅動與 Timer 硬體中斷技術。
✔ 系統整合實戰:從模組堆疊、車體整合到手機遙控設計,一步步實現軟硬體一氣呵成。
【推薦對象】
這是一本寫給所有 Maker 創客、學生與工程愛好者的實作手冊。無論你是具備背景的技術專家,還是渴望完成第一件智慧作品的新手,都能在「倒吃甘蔗」的製作過程中,體會從無到有的悸動與無可取代的成就感。
打造機器人一定要昂貴模組與複雜的 3D 列印嗎?
最好的工程訓練,往往藏在最平凡的素材與最純粹的實作中。
★ 職人精神|30 年資深研發積澱,職人級的跨界技術分享
★ 隨選材設計|點石成金,將平凡材料變為不平凡的機器人
★ 輕鬆玩技術|精簡電路與結構優化,輕鬆駕馭嵌入式系統開發
★ 靈魂賦予|深度解析 PID 演算法,在 Timer 中斷技術灌注平衡靈魂
本書作者擁有超過 30 年的手機平板研發經驗,他將數十年的產業積澱與對「動手實踐」的熱誠,轉化為這本深入淺出的實作指南。透過「先見林,再見樹」的教學邏輯,引領讀者利用 ESP32 主控板搭配基礎控制模組與PP瓦楞板,從零開始構建出一台具備高度穩定性可手機遙控的「自平衡機器人」。
你將在本書中學到:
✔ 創意構造工法:獨家「半切工法」與輕量化設計,打破 3D 建模與列印的結構開發高牆。
✔ 精準控制邏輯:掌握 MPU 感測定位、A4988 步進驅動與 Timer 硬體中斷技術。
✔ 系統整合實戰:從模組堆疊、車體整合到手機遙控設計,一步步實現軟硬體一氣呵成。
【推薦對象】
這是一本寫給所有 Maker 創客、學生與工程愛好者的實作手冊。無論你是具備背景的技術專家,還是渴望完成第一件智慧作品的新手,都能在「倒吃甘蔗」的製作過程中,體會從無到有的悸動與無可取代的成就感。
目錄
🤖 Part I——電控系統原理與組件
CHAPTER 01 ESP32 主控開發環境
ESP32-S3 核心板
Arduino IDE 開發環境安裝與測試
CHAPTER 02 遙控介面與通訊協議
遙控發射端:手機 App
遙控器 App 設計解說
遙控接收端:ESP32
進階挑戰:UDP 傳輸效能優化
CHAPTER 03 電源管理與供電電路
電池
電源轉換
電池盒
實驗
CHAPTER 04 步進馬達與傳動系統
馬達
馬達驅動器(Motor Driver)的核心作用
實驗
ESP32-S3 Timer
本章總結與實用建議
進階挑戰
CHAPTER 05 IMU 姿態感測與應用
角度計算
實驗
低通過濾器 LPF
PID 控制器
🤖 Part II——平衡車整合與性能調校
CHAPTER 06 全車系統電路整合
線路組裝
CHAPTER 07 機械結構設計與組裝
遙控車體結構組成與工藝說明
製作材料準備
打造平衡車結構
CHAPTER 08 系統參數調校
[進階] 參數調校
CHAPTER 09 未來擴充與升級計畫
自動站立
自動避障
3D 列印結構
電子電路整合 PCB
附錄 A 工具與設備清單
附錄 B 材料清單
CHAPTER 01 ESP32 主控開發環境
ESP32-S3 核心板
Arduino IDE 開發環境安裝與測試
CHAPTER 02 遙控介面與通訊協議
遙控發射端:手機 App
遙控器 App 設計解說
遙控接收端:ESP32
進階挑戰:UDP 傳輸效能優化
CHAPTER 03 電源管理與供電電路
電池
電源轉換
電池盒
實驗
CHAPTER 04 步進馬達與傳動系統
馬達
馬達驅動器(Motor Driver)的核心作用
實驗
ESP32-S3 Timer
本章總結與實用建議
進階挑戰
CHAPTER 05 IMU 姿態感測與應用
角度計算
實驗
低通過濾器 LPF
PID 控制器
🤖 Part II——平衡車整合與性能調校
CHAPTER 06 全車系統電路整合
線路組裝
CHAPTER 07 機械結構設計與組裝
遙控車體結構組成與工藝說明
製作材料準備
打造平衡車結構
CHAPTER 08 系統參數調校
[進階] 參數調校
CHAPTER 09 未來擴充與升級計畫
自動站立
自動避障
3D 列印結構
電子電路整合 PCB
附錄 A 工具與設備清單
附錄 B 材料清單
序/導讀
【作者的話】
最推薦的路徑是依循書中章節,親手實作每一項功能。當技術信心建立、看著機器人站立平衡的那一刻,那是機器人活過來的瞬間,也是創作者靈魂最閃耀的時刻。
最推薦的路徑是依循書中章節,親手實作每一項功能。當技術信心建立、看著機器人站立平衡的那一刻,那是機器人活過來的瞬間,也是創作者靈魂最閃耀的時刻。
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