Das modulare Design des ESP32 Roboter-Autos bietet unendlich viele Möglichkeiten zur Erweiterung. Heute tauchen wir in ein mechanisches Upgrade ein, das Ihr Fahrzeug in einen Miniatur-Gabelstapler verwandelt: den DIY Gabelstapler-Anbau!
Dieser Anbau kombiniert 3D-gedruckte Präzision mit der Power eines 12V Linearmotors, alles gesteuert durch den vielseitigen ESP32 und einer zusätzliche aber einfachen H-Brücken-Motortreiber nur für den Lineamotor. Mache Dich bereit, Lasten zu heben und vor allem Spaß zu haben mit Deinem ESP32 Roboter-Auto!
ESP32 Roboter Auto – Gabelstapler Erweiterung
Die Mechanik: Präzision durch 3D-Druck und Linearantrieb
Der Kern dieser Erweiterung ist die Hebe-Mechanik. Dabei setze ich auf eine DIY-Lösung mit einem Getriebemotor und integrierter Gewindestange – die perfekte Balance aus Kraft, Präzision und DIY-Geist.
Herzstück: Der 12V Linearantrieb
Ich verwende dazu einen N20 DC Getriebemotor mit Flansch, der speziell für diesen Zweck entwickelt wurde.
| Komponente | Spezifikation | Funktion |
| Motor | 12V, 200 RPM |
Liefert die Antriebskraft.
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| Gewindestange | T5 x 160 mm |
Wandelt die Drehbewegung des Motors in eine 16 cm lange Hubbewegung um.
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| Kraftübertragung | Schneckengewinde (T5) |
Ermöglicht eine kraftvolle und selbsthemmende Bewegung (die Gabel bleibt oben, auch wenn der Motor ausgeschaltet ist).
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Die gesamte Gabelstruktur, die Schlittenführung und die Montagehalterungen für den Motor können ganz einfach selbst gedruckt werden. Dies gewährleistet eine perfekte Passform an Ihr bestehendes ESP32-Chassis.
Hier die Liste der Komponenten die ich verbaut habe.
Den Linearmotor den ich mir gekauft habe bekommt ihr hier bei Amazon.
Dazu dann noch den passenden kleinen Motortreiber mit dem ihr die Last anheben und absenken könnt.
Die passenden Endschalter sind noch wichtig und hier habe ich mir folgende gekauft.
Video Gabelstapler Anbau
Hier eines der ersten Videos das den Gabelstapler Anbau in Aktion zeigt. Noch ohne angeschlossene Endschalter.
ESP32 Roboter-Auto Gabelstapler Anbau Video
3D Druck-Dateien
Noch ist das Projekt nicht ganz abgeschlossen und befindet sich in der Optimierung. Aber wenn alles funktioniert werde ich auch die 3D Druckdateien hier veröffentlichen.
Hier findet ihr die Palette die ich verwendet habe: https://www.printables.com/model/1263731-euro-pallet-n-scale/files
Die Elektronik: Steuerung mit ESP32 und H-Brücke
Um die Gabel anzuheben oder abzusenken, muss der 12V Getriebemotor seine Drehrichtung ändern können. Hier kommt der Motortreiber ins Spiel.
Der Motortreiber: L9110S DC Stepper Motor-Driver Board
Der L9110S H-Brücken-Motortreiber ist ideal für dieses Projekt. Er ist kompakt, kostengünstig und kann die notwendige Stromstärke für den kleinen 12V-Getriebemotor bereitstellen.
Die H-Brücken-Schaltung ermöglicht es uns, die Polarität der Spannung am Motor umzukehren.
- Motor hoch (Vorwärts): Steuersignal A HIGH, Steuersignal B LOW.
- Motor runter (Rückwärts): Steuersignal A LOW, Steuersignal B HIGH.
- Motor Stopp: Beide Signale LOW (oder HIGH).
Die Verkabelung: Vom ESP32 zum 12V Motor
Die Herausforderung liegt in der Verbindung: Der ESP32 arbeitet mit 3,3V Logik, während der Motor 12V benötigt. Der L9110S fungiert als perfekte Schnittstelle:
- Stromversorgung (Power): Der Motortreiber benötigt zwei separate Stromquellen:
- Logic Power (VCC): Verbunden mit 3.3V oder 5V vom ESP32 (je nach Board-Version).
- Motor Power (VM): Verbunden mit der 12V-Stromquelle (z.B. einer separaten Batterie oder einem Step-Up-Wandler), die den Motor direkt versorgt. Achtung: Die GND-Anschlüsse (Masse) des ESP32 und der 12V-Quelle müssen miteinander verbunden sein!
- Steuerung (Logic): Die beiden Steuereingänge des L9110S (INA/INB) werden mit zwei beliebigen GPIO-Pins des ESP32 verbunden.
- Ausgang (Motor): Die Motorausgänge (OUTA/OUTB) werden direkt mit den beiden Anschlüssen des 12V Getriebemotors verbunden.
Die Programmierung: Einfache Steuerung mit der Arduino IDE
Die Steuerung des Hubs ist im Grunde eine einfache digitale Steuerung die ich hier als Beispiel einmal entworfen habe.
Im Code definieren wir die beiden Steuerpins und können dann über eine einfache Funktion den Motor in die gewünschte Richtung laufen lassen.
Hinweis: Noch sind die Endschalter im Programm nicht berücksichtig und der Motor wird nicht automatisch angehalten.
// Definiere die GPIO-Pins für die H-Brücke
const int IN1_PIN = 25; // GPIO-Pin für Motor A (Hoch)
const int IN2_PIN = 26; // GPIO-Pin für Motor B (Runter)
void setup() {
pinMode(IN1_PIN, OUTPUT);
pinMode(IN2_PIN, OUTPUT);
// Optional: Startet den Motor in einer bekannten Position
stoppMotor();
}
void hochfahren() {
digitalWrite(IN1_PIN, HIGH);
digitalWrite(IN2_PIN, LOW);
}
void runterfahren() {
digitalWrite(IN1_PIN, LOW);
digitalWrite(IN2_PIN, HIGH);
}
void stoppMotor() {
digitalWrite(IN1_PIN, LOW);
digitalWrite(IN2_PIN, LOW);
// Oder HIGH/HIGH für elektrisches Bremsen, je nach Treiber
}
void loop() {
// Beispiel: 2 Sekunden hochfahren, 1 Sekunde warten, 2 Sekunden runterfahren
hochfahren();
delay(2000);
stoppMotor();
delay(1000);
runterfahren();
delay(2000);
stoppMotor();
delay(1000);
}
Optimierung: Endschalter nicht vergessen!
Um sicherzustellen, dass die Gabel nicht über den maximalen Hubweg (160mm) hinausfährt und den Motor oder die Mechanik beschädigt, sollten Sie Endschalter (Mikroschalter) an den oberen und unteren Endpunkten des Schlittens installieren. Diese werden ebenfalls mit dem ESP32 verbunden und unterbrechen die Stromzufuhr zum Motor, sobald die Gabel den Anschlag erreicht hat.
Mehr dazu dann in einem zweiten Teil zu der DIY Gabelstaplererweiterung des ESP32 Roboter-Autos.
ESP32 Roboter-Auto Gabelstapler Erweiterung Elektronik
Fazit
Mit dieser Erweiterung wird Ihr ESP32 Roboter-Auto zu einem vielseitigen Spielzeug! Das Projekt ist eine hervorragende Demonstration dafür, wie man mit einfachen, leicht verfügbaren Komponenten und einem ESP32 komplexe, mechanische Funktionen wie einen 16 cm Hub Gabelstapler realisieren kann. Ich freue mich schon auf die Programmierung mit GEMINI und wenn ich dann alles mit dem Sony PS5 Controller steuern kann. Aber ich muss noch etwas die Mechanik optimieren und vor allem die Gabel mit ihrem Neigunswinkel anpassen.
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