ZhengLiu-cart/Gripper_UMI

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ZhengLiu-cart 377b483077 Update README.md

2026-06-14 05:24:23 +08:00

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ESP32 + IMU 采集与夹爪控制

本项目使用 MicroPython 在 ESP32 上读取 IMU 的 TTL 串口数据，并通过板载 CP2102 USB 串口将数据发送到电脑。

硬件连接概览

IMU -> TTL UART -> ESP32 -> CP2102 -> USB -> 电脑

一、准备软件

安装 Thonny。
使用支持数据传输的 Micro-USB 线连接 ESP32。
打开终端，查看 ESP32 对应的串口设备：
```
ls /dev/ttyUSB*
```
通常会看到：
```
/dev/ttyUSB0
```
也可以使用以下命令确认 CP210x 设备：
```
lsusb
dmesg | tail
```
记住对应的串口设备，例如 /dev/ttyUSB0。

如果当前用户没有串口访问权限，执行：

sudo usermod -aG dialout $USER

执行后注销并重新登录 Ubuntu，使权限生效。也可以重新启动电脑。

二、安装 MicroPython 固件

打开 Thonny，然后执行以下步骤：

选择 工具 -> 选项 -> 解释器。
解释器选择：
```
MicroPython (ESP32)
```
端口选择 ESP32 对应的设备，例如 /dev/ttyUSB0。
点击“安装或更新 MicroPython”。
目标端口选择对应的 /dev/ttyUSB0。
芯片选择 ESP32。
建议勾选“擦除闪存”。
点击安装。

如果提示无法连接：

按住 ESP32 上的 BOOT 按钮。
点击安装。
出现连接或写入进度后松开 BOOT。

安装完成后，Thonny 下方 Shell 中通常会显示：

MicroPython ...
>>>

三、上传 main.py

ESP32 端程序位于：

main.py

在 Thonny 中：

选择 文件 -> 打开。
打开仓库中的 main.py。
选择 文件 -> 另存为。
选择保存到“MicroPython设备”。
将文件名填写为 main.py。

保存后，Thonny 左侧“MicroPython设备”中应能看到：

/main.py

ESP32 启动时会依次自动执行：

boot.py
main.py

因此，程序必须准确命名为 main.py。

四、连接 IMU

TTL 串口

IMU	ESP32
VCC	按模块要求连接 3.3V 或 5V
GND	GND
TX	GPIO16
RX	GPIO17

IMU VCC -> ESP32 3.3V/5V
IMU GND -> ESP32 GND
IMU TX  -> ESP32 GPIO16
IMU RX  -> ESP32 GPIO17

ESP32 GPIO 不能承受 5V。连接前必须确认 IMU 的 TTL 信号电平兼容 3.3V。

四路数字输入

输入	ESP32
DIN1	GPIO25
DIN2	GPIO26
DIN3	GPIO27
DIN4	GPIO32
信号地	GND

数字输入电压不能超过 3.3V。

五、重新上电运行

上传完成后：

关闭 Thonny，或者点击 Thonny 的“停止/断开”。
按一下 ESP32 的 EN/RESET 按钮。
也可以拔掉 USB 后重新连接。

以后每次 ESP32 上电时，都会自动运行 main.py：

IMU -> TTL -> ESP32 -> CP2102 -> USB -> 电脑

六、电脑接收数据

电脑端程序位于：

pc_reader.py

安装 Python 串口依赖：

python3 -m pip install pyserial

如果 Ubuntu 提示当前 Python 环境由系统管理，建议使用虚拟环境：

python3 -m venv .venv
source .venv/bin/activate
pip install pyserial

运行程序：

python3 pc_reader.py /dev/ttyUSB0

将 /dev/ttyUSB0 替换为 ESP32 的实际串口设备。

正常输出类似：

#       1  200.0Hz DIN=[1, 1, 0, 1] DOUT=[0, 0] ACC=[...] GYRO=[...] ANGLE=[...]

电脑接收程序使用 230400 波特率。

运行 pc_reader.py 前必须断开 Thonny，否则串口可能被 Thonny 占用。

七、夹爪控制命令

运行 pc_reader.py 后，可以输入以下命令并按回车：

命令	操作
`o`	打开夹爪
`c`	闭合夹爪
`s`	停止，两路控制输出均释放

ESP32 使用以下管脚控制外部驱动电路：

功能	ESP32
控制输出1	GPIO18
控制输出2	GPIO19

ESP32 GPIO 只能输出 3.3V，不能直接连接 12V 工业控制信号。必须使用光耦隔离模块、晶体管或其他合适的电平转换和驱动电路。

项目文件

.
|-- README.md
|-- main.py
`-- pc_reader.py

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