Wi-Fi ovládaný robot Rover FPV (s Arduino, ESP8266 a krokovými motormi): 11 krokov (s obrázkami)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Naposledy zmenené: 2024-01-30 12:00

Tento návod ukazuje, ako navrhnúť diaľkovo ovládaný dvojkolesový robotický rover prostredníctvom siete Wi-Fi pomocou Arduino Uno pripojeného k Wi-Fi modulu ESP8266 a dvoch krokových motorov. Robota je možné ovládať z bežného internetového prehliadača pomocou rozhrania navrhnutého v HTML. Smartfón so systémom Android sa používa na prenos videa a zvuku z robota do ovládacieho rozhrania operátora.

Na internete je k dispozícii množstvo robotických súprav rôznych tvarov, rozmerov a cien. V závislosti od vašej aplikácie sa však žiadny z nich nezmestí a môžete zistiť, že sú na vaše experimenty príliš drahé. Alebo možno chcete len vytvoriť svoju mechanickú konštrukciu namiesto nákupu kompletnej. Tento návod tiež ukazuje, ako navrhnúť a postaviť lacný akrylový rám pre váš vlastný robotický projekt pomocou bežných nástrojov pre tých, ktorí ho nemajú. prístup k tým drahým 3D tlačiarňam alebo laserovým rezačkám. Predstavuje sa jednoduchá robotická platforma.

Túto príručku je možné prispôsobiť tak, aby sa zmenil jej tvar alebo ovládacie rozhranie. Bol upravený pre ďalšie moje robotické projekty („Robô da Alegria“), ktoré si môžete skontrolovať v nižšie uvedených odkazoch:

www.instructables.com/id/Joy-Robot-Rob%C3%B4-Da-Alegria-Open-Source-3D-Printed-A/

hackaday.io/project/12873-rob-da-alegria-…

github.com/ferauche/RoboAlegria

www.hackster.io/igorF2/robo-da-alegria-joy-robot-85e178

[Upozornenie: niektoré fotografie sú zastarané, pretože dizajn bol ešte vylepšený. Tu predstavená myšlienka však stále platí.]

Krok 1: Nástroje

Na stavbu tohto prototypu sú potrebné nasledujúce nástroje:

• Ručná píla (na vykonanie počiatočných rezov akrylového plechu)
• Skrutkovač (na umiestnenie skrutiek a matíc)
• Pravítko (na meranie rozmerov)
• Nôž (na rezanie akrylového plechu)
• Vŕtačka (na vytváranie otvorov pre skrutky)
• Brúsny papier (na vyhladenie drsných okrajov)

Krok 2: Mechanická štruktúra a materiály

Ak chcete postaviť vlastného robota, musíte najskôr navrhnúť svoju mechanickú konštrukciu. V závislosti od vašej aplikácie to môže byť jednoduché alebo plné podrobností a obmedzení. V závislosti od zložitosti vášho modelu bude možno potrebné ho navrhnúť v 3D CAD softvéri alebo ho jednoducho nakresliť v 2D.

Kompletnú konštrukciu si môžete kúpiť aj online, ak si nechcete postaviť vlastnú mechanickú konštrukciu. Na internete je k dispozícii množstvo robotických súprav. V takom prípade môžete prejsť na krok 6.

Na tento účel bol navrhnutý lacný akrylový rám na pripevnenie motorov a ďalších komponentov. Štruktúra prezentovaná v tomto návode bola navrhnutá 3D pomocou CAD softvéru 123D Design. Každá časť bola neskôr prevedená do 2D pomocou softvéru Draftsight.

Boli použité nasledujúce materiály:

• 2 mm akrylový plech
• Kolesá 42 x 19 mm s gumovým dezénom (x2)
• Omni koliesko z oceľovej gule 49x20x32 mm (x1)
• Skrutky M2 x 10 mm (x12)
• Matice M2 x 1, 5 mm (x12)
• Skrutky M3 x 10 mm (x8)
• Matice M3 x 1, 5 mm (x 8)
• Skrutky 5/32 "x 1" (x3)
• 5/32 "matice (x6)
• Ručný klip na selfie tyč
• 3 x 3 cm hliníkový držiak (x4)

Konštrukcia štruktúry základne je rozdelená v nasledujúcich krokoch:

1. Vystrihnite akrylový podklad podľa rozmerov na 2D výkrese;
2. Vyvŕtajte otvory v polohách uvedených na 2D výkrese;
3. Namontujte komponenty pomocou skrutiek a matíc podľa 3D výkresu.

Priemer hriadeľa krokového motora je bohužiaľ väčší ako otvor na kolese. Na spárovanie týchto komponentov teda pravdepodobne budete musieť použiť lepidlo. Pre tento tutoriál som improvizoval drevenú spojku medzi hriadeľom motora a kolesom.

Krok 3: Orezanie konštrukcie

Najprv budete musieť preniesť rozmery vášho modelu na akrylový list. Vytlačte svoj 2D výkres pomocou bežnej tlačiarne na lepiaci papier, potom papier odstrihnite vo vhodných rozmeroch a naneste masku na povrch akrylátu.

Na rezanie akrylátu podľa svojich rozmerov môžete použiť ručnú pílu alebo použiť nižšie uvedenú techniku zlomenia.

Užitkovým nožom a pomocou pravítka alebo mierky narežte akrylát na rovné čiary. Nebudete musieť prestrihávať celú cestu cez hárok, ale jednoducho ho narovnajte, aby ste vytvorili stopy, kde bude diel neskôr narezaný.

Umiestnite akryl na rovný povrch, držte ho na mieste pomocou svoriek a vyvíjajte určitý tlak, kým sa list nerozlomí na dve časti. Tento postup opakujte, kým nie sú urobené všetky rezy. Potom môžete na brúsenie drsných okrajov použiť brúsny papier.

Krok 4: Vŕtanie základne

Vyvŕtajte otvory do polôh uvedených na 2D výkrese (vyznačenom v maske) vŕtačkou.

Vŕtanie akrylátu je relatívne ľahké. Ak teda vŕtačku nemáte k dispozícii, môžete otvory vyvŕtať ručne ostrým nástrojom, napríklad nožom. Môžete ho použiť aj na zväčšenie malých otvorov podľa veľkosti skrutiek.

Odstráňte masku a vaša základňa bude pripravená.

Krok 5: Zostavenie konštrukcie

Namontujte komponenty pomocou skrutiek a matíc podľa obrázkov a vaša konštrukcia bude pripravená.

Skrutky M3 sa používajú na inštaláciu krokových motorov, zatiaľ čo skrutky 5/32 sa používajú na montáž predného kolesa a spony na smartphone.

Teraz si dajte pauzu a začnite premávať obvod v nasledujúcom kroku …

Krok 6: Elektronika

Budete potrebovať nasledujúce elektronické súčiastky:

• Arduino Uno (kúpiť)
• ESP8266 (kúpiť)
• Protoshield (pre kompaktnejšiu verziu) alebo obyčajný breadboard (kúpiť)
• Odpor 1 kohm (x2)
• Odpor 10 kohm (x1)
• Niektoré prepojovacie vodiče
• Krokový motor s vodičom ULN2003 (x2) (kúpiť / kúpiť)
• Počítač (na kompiláciu a nahrávanie kódu Arduino)
• Power banka (kúpiť)
• USB kábel

Na zostavenie obvodu nebudete potrebovať konkrétne nástroje. Všetky komponenty nájdete online vo vašom obľúbenom e-shope. Obvod je napájaný power bankou pripojenou k USB portu Arduina.

Pripojte všetky komponenty podľa schémy. Na pripojenie modulu ESP-8266 a krokových motorov budete potrebovať prepojovacie vodiče. Môžete použiť protoshield (pre kompaktnejší obvod), obyčajnú dosku alebo navrhnúť vlastný štít Arduino. Pripojte kábel USB k doske Arduino Uno a pokračujte ďalším krokom.

Krok 7: Kód Arduino

Nainštalujte si najnovšie Arduino IDE. V tomto projekte bola na ovládanie krokových motorov použitá knižnica stepper.h. Na komunikáciu s modulom ESP-8266 nebola potrebná žiadna ďalšia knižnica. Skontrolujte prenosovú rýchlosť svojho ESP8266 a správne ho zadajte v kóde.

Stiahnite si kód Arduino (stepperRobot.ino) a nahraďte XXXXX svojim SSID smerovača wifi a YYYYY heslom smerovača. Pripojte dosku Arduino k USB portu počítača a nahrajte kód.

Krok 8: IP kamera Android

Na prenos videa a zvuku z robota do riadiaceho rozhrania bol použitý smartphone so systémom Android. Aplikáciu nájdete v obchode Google Play (https://play.google.com/store/apps/details?id=com.pas.webcam).

Nainštalujte ho a prejdite na ďalší krok.

Krok 9: Vložte obvody do robota

Nainštalujte obvody v hornej časti robota pomocou niektorých skrutiek M1, ako je znázornené na obrázkoch.

Potom prilepte svoju napájaciu banku k zadnej časti robota pomocou obojstrannej pásky (pretože neskôr ju možno ľahko odstrániť) a vložte svoj smartphone do sponky.

Krok 10: Webové riadiace rozhranie

Na ovládanie robota bolo navrhnuté html rozhranie.

Stiahnite si interface.rar a rozbaľte všetky súbory do daného priečinka. Potom ho otvorte vo Firefoxe.

V tomto rozhraní sa používa textový box na zadávanie adries IP modulu ESP a video/audio servera (z aplikácie Android IP Webcam).

Existuje test, ale, ktorý bude robota točiť, kým nebude prijatý príkaz anoter. Klávesy so šípkami slúžia na pohyb robota dopredu alebo dozadu a na otáčanie doľava alebo doprava.

Krok 11: Použitie

Keď sa Arduino reštartuje, pokúsi sa automaticky pripojiť vašu wi-fi sieť. Pomocou sériového monitora skontrolujte, či bolo pripojenie úspešné, a zistite, ktorá adresa IP bola priradená vášmu ESP-8266 vašim smerovačom. Otvorte súbor html v internetovom prehliadači (Firefox) a do textového poľa zadajte túto IP adresu.

Môžete tiež použiť iné prostriedky na zistenie adresy IP, ktorú smerovač priradil vášmu zariadeniu.

Odpojte Arduino Uno od počítača a pripojte ho k napájacej banke. Počkajte, kým sa znova pripojí.

V smartfóne pripojenom k robotovi spustite aplikáciu IP Webcam. Zadajte IP adresu videa/zvuku do ovládacieho rozhrania a pripojte sa k serveru a môžete ísť. Na zníženie oneskorenia medzi prenosom bude možno potrebné znížiť rozlíšenie videa v aplikácii.

Kliknutím a podržaním tlačidiel so šípkami na klávesnici robota otočíte alebo ho posuniete dopredu/dozadu a zabavíte sa pri skúmaní svojho prostredia.