4-kolesový robot ovládaný Wi-Fi: 6 krokov

2024 Autor: John Day | [email protected]. Naposledy zmenené: 2024-01-30 11:59

Pre tento projekt budeme vyvíjať 4-kolesový robot s použitím ESP8266, ktorý bude ovládaný prostredníctvom siete Wi-Fi. Robota je možné ovládať z bežného internetového prehliadača, pomocou rozhrania navrhnutého vo formáte HTML alebo tiež z mobilnej aplikácie pre Android. Čip ESP8266 je výkonný a lacný mikrokontrolér, ktorý sa nielen ľahko používa, ale ponúka aj integrované pripojenie Wi-Fi. Je to perfektný čip na diaľkové ovládanie robotov z počítača alebo mobilného zariadenia.

Na začlenenie tohto čipu do nášho projektu môžeme použiť rôzne vývojové dosky založené na tomto mikrokontroléri.

1. Adafruit Feather Huzzah - Je vyrobený spoločnosťou Adafruit a má ľahko dostupné pokyny a podporu. Na samotnej doske má nabíjačku batérií li-po, takže v prenosných projektoch bude skutočne užitočná.

2. NodeMCU ESP8266 - doska je open source a má vynikajúcu dokumentáciu, takže bude veľmi ľahké začať.

3. Sparkfun ESP8266 - Je ako Huzzah s pridaním vypínača a externej antény pre dlhší dosah Wi -Fi.

4. Wemos D1 Mini - Je najmenší zo všetkých dosiek, ale to nemá žiadny vplyv na výkon.

Pre svoj projekt používam Wemos D1 Mini na výrobu 4-kolesového robota ovládaného Wi-Fi. Môžete však použiť akúkoľvek vývojovú dosku ESP8266 a použiť rovnaký kód Arduino bez akýchkoľvek zmien. Pre tento projekt som navrhol DPS, ale na implementáciu obvodu môžete použiť bodovú dosku alebo dokonca navrhnúť vlastnú dosku.

A budeme používať súpravu 4WD Robotic Chassis Kit, ako je znázornené na obrázku vyššie, pretože je ideálna pre domácich majstrov a je najekonomickejšou súpravou do auta s jednoduchou mechanickou štruktúrou.

Vlastnosti tejto súpravy:-

1. Dodáva sa so štyrmi oddelenými plastovými motormi BO s prevodovkou, ktoré sú dobré pre manévrovateľnosť.

2. Veľké, robustné akrylové šasi vám umožní rozšíriť veľkosť pre domácich majstrov.

3. Súprava podvozku inteligentného automobilu s pohonom všetkých štyroch kolies. Inštalácia je veľmi jednoduchá, stačí pridať mikroovládač (napríklad Arduino) a senzorové moduly a postaviť tak plne autonómneho robota.

Krok 1: Zoznam komponentov

Wemos D1 Mini [množstvo - 1]

IC ovládača motora L293d [množstvo - 2]

Integrovaný expandér portov PCF8574 [množstvo - 1]

12V lítium -iónová batéria [množstvo - 1]

Doska plošných spojov riadená robotom Wi-Fi [množstvo-1]

Súprava inteligentného podvozku do auta 4WD Robot [množstvo - 1]

Krok 2: Mozog projektu - Vývojová rada ESP8266 (Wemos D1 Mini)

Wemos D1 Mini je mini vývojová doska pre Wi-Fi so 4 MB flash na základe čipu ESP-8266.

• Má 11 digitálnych vstupných/výstupných pinov, všetky piny majú podporu prerušenia/pwm/I2C/jeden vodič (okrem D0)
• Má 1 analógový vstup (max. Vstup 3,2 V)
• Má pripojenie Micro USB na programovanie a napájanie.

Táto doska, ako je založené na ESP8266, je preto kompatibilná s Arduino IDE, a preto môže byť naprogramovaná pomocou Arduino alebo môže byť naprogramovaná aj pomocou kompilátora Lua. Podporuje tiež sériové aj OTA programovanie.

Wemos D1 Mini budeme programovať pomocou Arduino IDE. Na programovanie dosky pomocou Arduino IDE je potrebné splniť nasledujúce požiadavky.

Požiadavka:-

• Ovládač CH340G
• Nainštalujte si najnovšie Arduino IDE z webovej stránky Arduino.
• Mikro USB kábel na programovanie

Po inštalácii ovládača a softvéru arduino musíte do Arduino IDE nainštalovať „jadro Arduino pre čip ESP8266 WiFi“, aby sme mohli naprogramovať čip ESP8266 z prostredia Arduino. Toto jadro ESP8266 Arduino vám umožňuje písať náčrty pomocou známych funkcií a knižníc Arduino a spúšťať ich priamo na zariadení ESP8266, nie je potrebný žiadny externý mikrokontrolér.

Jadro ESP8266 Arduino sa dodáva s knižnicami na komunikáciu cez WiFi pomocou TCP a UDP, nastavovanie serverov HTTP, mDNS, SSDP a DNS, aktualizáciu OTA, používanie súborového systému vo flash pamäti, prácu s SD kartami, servami, perifériami SPI a I2C.

Stiahnite si nasledujúci dokument, aby ste získali predstavu o tom, ako nainštalovať jadro arduino Esp8266.

Krok 3: Ovládač motora - L293d

Motor Driver je integrovaný obvod pre motory, ktorý vám umožňuje ovládať pracovnú rýchlosť a smer dvoch motorov súčasne.

L293d je navrhnutý tak, aby poskytoval obojsmerné budiace prúdy pri napätí od 5 V do 36 V. L293D môže poháňať súčasne 2 jednosmerné motory.

L293D je 16 -pinový integrovaný obvod ovládača motora. Pre každý motor sú 4 VSTUPNÉ piny, 4 VÝSTUPNÉ piny a 2 POVOLENÉ piny.

Vlastnosti L293D:

Možnosť výstupného prúdu 600mA na kanál

Ovládanie smeru hodinových ručičiek a proti smeru hodinových ručičiek pre jednotlivé kanály

Popis kolíka L293d:

• Pin 1: Keď je Enable1 HIGH, bude fungovať ľavá časť integrovaného obvodu, tj. Motor spojený s kolíkom 3 a kolíkom 6 sa bude otáčať.
• Kolík 2: Vstup 1, keď je tento kolík VYSOKÝ, prúd bude prúdiť cez výstup 1.
• Pin 3: Výstup 1, tento pin je spojený s jednou svorkou motora.
• Pin 4/5: kolíky GND
• Pin 6: Výstup 2, tento pin je spojený s jednou svorkou motora.
• Pin 7: Vstup 2, keď je tento pin VYSOKÝ, prúd bude prúdiť cez výstup 2.
• Kolík 8: VCC2, tento kolík sa používa na napájanie pripojených motorov od 5 V do 36 V, maximum závisí od pripojeného motora.
• Kolík 9: Keď je aktivácia 2 VYSOKÁ, pravá časť integrovaného obvodu bude fungovať, t.j. motor spojený s kolíkom 11 a kolíkom 14 sa bude otáčať.
• Kolík 10: Vstup 4, keď je tento kolík VYSOKÝ, prúd bude prúdiť cez výstup 4.
• Pin 11: Výstup 4, tento pin je spojený s jednou svorkou motora.
• Pin 12/13: kolíky GND
• Pin 14: Výstup 3, tento pin je spojený s jednou svorkou motora.
• Kolík 15: Vstup 3, keď je tento kolík VYSOKÝ, prúd bude prúdiť cez výstup 3.
• Pin 16: VCC1, pre logické napájanie IC, t.j. 5V.

Môžete teda vidieť, že na ovládanie každého motora potrebujete 3 digitálne kolíky (jeden kolík na ovládanie rýchlosti a dva kolíky na ovládanie smeru). Ak jeden L293d ovláda dva jednosmerné motory, potom budeme potrebovať dva integrované obvody L293d na ovládanie štyroch jednosmerných motorov. Na tento projekt použijeme plastové motory BO. Takže vidíte, že budeme potrebovať 12 digitálnych pinov na ovládanie všetkých štyroch jednosmerných motorov nezávisle pomocou riadenia rýchlosti a smeru.

Ale ak vidíte, Wemos D1 mini má iba 11 digitálnych I/O pinov a 1 analógový pin. Na vyriešenie tohto problému ideme pripojiť štyri aktivačné piny (dva aktivačné piny prvého L293d a dva aktivačné piny druhého L293d) k pinom Wemos Digital priamo, zatiaľ čo všetkých osem vstupných pinov (štyri prvé L293d a štyri ďalšie L293d) pomocou PCF8574 (expandér portov I/O) cez I2C.

Krok 4: PCF8574 - expandér vstupno -výstupných portov

Wemos D1 Mini (t.j. ESP8266) má nedostatok vstupných/výstupných pinov. Piny digitálneho vstupu/výstupu môžeme zvýšiť pomocou I/O expandéra IC ako PCF8574, čo je 8 -bitový I/O expandér.

Jednou z výhod použitia expandéra I/O PCF8574A je, že používa zbernicu I2C, ktorá vyžaduje iba dve dátové linky, a to hodinové (SCK) a dátové (SDA). Vďaka týmto dvom riadkom teda môžete ovládať až osem pinov toho istého čipu. Zmenou troch pinov adresy každého PCF8574 môžeme ovládať celkovo 64 pinov.

Tento 8-bitový expandér vstupov/výstupov (I/O) pre dvojriadkovú obojsmernú zbernicu (I2C) je navrhnutý pre prevádzku VCC 2,5 V až 6 V. Zariadenie PCF8574 poskytuje univerzálne diaľkové rozšírenie I/O pre väčšinu rodín mikrokontrolérov prostredníctvom rozhrania I2C [sériové hodiny (SCL), sériové údaje (SDA)].

Zariadenie je vybavené 8-bitovým kvázi-obojsmerným I/O portom (P0 – P7), vrátane blokovaných výstupov s možnosťou silnoprúdového pohonu pre priame napájanie LED diód. Každý kvázi obojsmerný I/O môže byť použitý ako vstup alebo výstup bez použitia riadiaceho signálu smeru dát. Po zapnutí sú vstupy/výstupy vysoké.

V nižšie uvedenom súbore pdf „PCF8574_With_L293d“nájdete schému zapojenia PCF8574 s dvoma integrovanými obvodmi L293d

Krok 5: Schémy

Na návrh DPS som použil Kicad.

Stiahnite si nižšie uvedené schematický dokument PDF a navrhnite si vlastný PCB alebo ho implementujte na bodkovanú dosku plošných spojov.

Krok 6: Kód

Pripojte sa k nasledujúcemu prístupovému bodu Wi-Fi:-

// Užívateľom definované sieťové povereniaconst char* ssid = "WiFi_Robot";

const char* heslo = "Automatizovať@111";

Po pripojení k vyššie uvedenému prístupovému bodu prejdite na nasledujúci odkaz vo webovom prehliadači:-

192.168.4.1

Dostanete nasledujúcu správu:-

„ahoj od Robota!“

192.168.4.1/fw

To spôsobí, že sa robot pohne dopredu

192.168.4.1/bk

To spôsobí, že sa robot pohne dozadu

192.168.4.1/lt

To spôsobí, že sa robot pohne doľava

192.168.4.1/rt

Spôsobí pohyb robota doprava

192.168.4.1/st

To spôsobí, že sa robot zastaví

Ak chcete, môžete robota ovládať aj prostredníctvom aplikácie pre Android od spoločnosti Robo India.

{Hľadajte aplikáciu pre Android „WiFi Robot Controller“v obchode Play od spoločnosti Robo India}

[Poznámka: V žiadnom prípade nie som spojený s Robo India a toto nie je na reklamu, toto je môj osobný projekt!]

Pracovné video z projektu:-