Čtyřkolový robot ovládaný Wi-Fi: 6 kroků

2024 Autor: John Day | [email protected]. Naposledy změněno: 2024-01-30 08:23

Pro tento projekt budeme vyvíjet 4-kolového robota pomocí ESP8266, který bude řízen přes Wi-Fi síť. Robota lze ovládat z běžného internetového prohlížeče, pomocí rozhraní navrženého ve formátu HTML nebo také z mobilní aplikace pro Android. Čip ESP8266 je výkonný a levný mikrokontrolér, který se nejen snadno používá, ale také přichází s integrovaným připojením Wi-Fi. To je prostě dokonalý čip pro vzdálené ovládání robotů z vašeho počítače nebo mobilního zařízení.

K začlenění tohoto čipu do našeho projektu můžeme použít různé vývojové desky založené na tomto mikrokontroléru.

1. Adafruit Feather Huzzah - Je vyroben společností Adafruit a má snadno dostupné pokyny a podporu. Na desce má nabíječku baterií Li-Po, takže se v přenosných projektech bude opravdu hodit.

2. NodeMCU ESP8266 - Deska je open source a má vynikající dokumentaci, takže bude velmi snadné začít.

3. Sparkfun ESP8266 - Je to jako Huzzah s přidáním vypínače a externí antény pro delší dosah Wi -Fi.

4. Wemos D1 Mini - Je nejmenší ze všech desek, ale to nemá žádný vliv na výkon.

Pro svůj projekt používám Wemos D1 Mini k výrobě 4kolového robota ovládaného Wi-Fi. Můžete však použít libovolnou vývojovou desku ESP8266 a použít stejný kód Arduino bez jakýchkoli změn. Pro tento projekt jsem navrhl desku plošných spojů, ale můžete použít desku s plošnými spoji k implementaci obvodu nebo dokonce navrhnout vlastní desku plošných spojů.

A budeme používat sadu 4WD Robotic Chassis Kit, jak je znázorněno na obrázku výše, protože je ideální pro kutily a je nejekonomičtější sadou robotů do auta s jednoduchou mechanickou strukturou.

Vlastnosti této sady:-

1. Dodává se se čtyřmi samostatnými plastovými motory BO s převodovkou, což je dobré pro manévrovatelnost.

2. Velké, robustní akrylátové šasi umožňuje velkou rozšiřitelnost pro vás kutilství.

3. Inteligentní podvozek automobilu s pohonem všech kol. Velmi snadná instalace, stačí přidat mikrořadič (například Arduino) a senzorové moduly a postavit plně autonomního robota

Krok 1: Seznam komponent

Wemos D1 Mini [Množství - 1]

Integrovaný obvod ovladače motoru L293d [množství - 2]

Integrovaný port expandéru PCF8574 [množství - 1]

12V lithium -iontová baterie [množství - 1]

Wi-Fi řízený robot PCB [množství-1]

4WD Robot Smart Car Chassis Kit [Množství - 1]

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

Wemos D1 Mini je mini vývojová deska pro Wi-Fi se 4 MB flash založenou na čipu ESP-8266.

• Má 11 digitálních vstupních/výstupních pinů, všechny piny mají podporu přerušení/pwm/I2C/jeden vodič (kromě D0)
• Má 1 analogový vstup (max. Vstup 3,2 V)
• Má připojení Micro USB pro programování a také napájení.

Tato deska, jak je založena na ESP8266, je proto kompatibilní s Arduino IDE, proto ji lze programovat pomocí Arduina nebo také pomocí kompilátoru Lua. Podporuje také sériové i OTA programování.

Wemos D1 Mini budeme programovat pomocí Arduino IDE. K programování desky pomocí Arduino IDE je třeba splnit následující požadavky.

Požadavek:-

• Ovladač CH340G
• Nainstalujte si nejnovější Arduino IDE z webu Arduino.
• Mikro usb kabel pro programování

Po instalaci ovladače a softwaru arduino musíte do Arduino IDE nainstalovat „jádro Arduino pro WiFi čip ESP8266“, abychom mohli naprogramovat čip ESP8266 z prostředí Arduino. Toto jádro ESP8266 Arduino vám umožňuje psát skici pomocí známých funkcí a knihoven Arduino a spouštět je přímo na ESP8266, není vyžadován žádný externí mikrokontrolér.

Jádro ESP8266 Arduino je dodáváno s knihovnami pro komunikaci přes WiFi pomocí TCP a UDP, nastavování serverů HTTP, mDNS, SSDP a DNS, aktualizaci OTA, používání systému souborů ve flash paměti, práci s kartami SD, servy, periferiemi SPI a I2C.

Stáhněte si následující dokument, abyste získali představu o tom, jak nainstalovat jádro arduino Esp8266.

Krok 3: Ovladač motoru - L293d

Motor Driver je integrovaný obvod pro motory, který vám umožňuje ovládat pracovní rychlost a směr dvou motorů současně.

L293d je navržen tak, aby poskytoval obousměrné hnací proudy při napětí od 5 V do 36 V. L293D může pohánět 2 stejnosměrné motory současně.

L293D je 16pinový integrovaný obvod ovladače motoru. Pro každý motor existují 4 VSTUPNÍ piny, 4 VÝSTUPNÍ piny a 2 POVOLITELNÉ piny.

Funkce L293D:

Možnost výstupního proudu 600mA na kanál

Ovládání směru a směru hodinových ručiček pro jednotlivé kanály

Pin Popis L293d:

• Pin 1: Když je Enable1 HIGH, bude fungovat levá část IC, tj. Motor spojený s pinem 3 a pinem 6 se bude otáčet.
• Kolík 2: Vstup 1, pokud je tento kolík VYSOKÝ, proud bude proudit výstupem 1.
• Pin 3: Výstup 1, tento pin je připojen k jedné svorce motoru.
• Pin 4/5: GND piny
• Pin 6: Výstup 2, tento pin je připojen k jedné svorce motoru.
• Pin 7: Vstup 2, když je tento pin VYSOKÝ, proud bude proudit výstupem 2.
• Pin 8: VCC2, tento pin slouží k napájení připojených motorů od 5V do 36V, maximum závisí na připojeném motoru.
• Pin 9: Když je Enable 2 HIGH, bude fungovat pravá část IC, tj. Motor spojený s pinem 11 a pinem 14 se bude otáčet.
• Kolík 10: Vstup 4, pokud je tento kolík VYSOKÝ, proud bude proudit výstupem 4.
• Pin 11: Výstup 4, tento pin je připojen k jedné svorce motoru.
• Pin 12/13: GND piny
• Pin 14: Výstup 3, tento pin je připojen k jedné svorce motoru.
• Kolík 15: Vstup 3, pokud je tento kolík VYSOKÝ, proud bude proudit výstupem 3.
• Pin 16: VCC1, pro logické napájení IC, tj. 5V.

Můžete tedy vidět, že pro ovládání každého motoru potřebujete 3 digitální piny (jeden kolík pro ovládání rychlosti a dva kolíky pro řízení směru). Pokud jeden L293d ovládá dva stejnosměrné motory, budeme k řízení čtyř stejnosměrných motorů potřebovat dva integrované obvody L293d. Pro tento projekt použijeme plastové motory BO. Takže vidíte, že budeme potřebovat 12 digitálních kolíků k nezávislému ovládání všech čtyř stejnosměrných motorů pomocí ovládání rychlosti a směru.

Ale pokud vidíte, Wemos D1 mini má pouze 11 digitálních I/O pinů a 1 analogový pin. Abychom tento problém vyřešili, připojíme čtyři aktivační piny (dva aktivační piny prvního L293d a dva aktivační piny jiného L293d) k pinům Wemos Digital přímo, zatímco všech osm vstupních pinů (čtyři první L293d a čtyři další L293d) pomocí PCF8574 (expandér I/O portů) přes I2C.

Krok 4: PCF8574 - expandér I/O portů

Wemos D1 Mini (tj. ESP8266) má nedostatek vstupních/výstupních pinů. Piny digitálního vstupu/výstupu můžeme zvýšit pomocí I/O expandéru IC jako PCF8574, což je 8bitový I/O expandér.

Jednou z výhod použití expandéru I/O PCF8574A je, že používá sběrnici I2C, která vyžaduje pouze dvě datové linky, jsou to hodiny (SCK) a data (SDA). Díky těmto dvěma řádkům tedy můžete ovládat až osm pinů stejného čipu. Změnou tří adresních pinů každého PCF8574 můžeme ovládat celkem 64 pinů.

Tento 8bitový expandér vstupů/výstupů (I/O) pro dvouřádkovou obousměrnou sběrnici (I2C) je určen pro provoz VCC 2,5 V až 6 V. Zařízení PCF8574 poskytuje univerzální dálkové rozšíření I/O pro většinu rodin mikrokontrolérů prostřednictvím rozhraní I2C [sériové hodiny (SCL), sériová data (SDA)].

Zařízení je vybaveno 8bitovým kvazi-obousměrným I/O portem (P0 – P7), včetně blokovaných výstupů s možností vysokého proudu pro přímé řízení LED diod. Každý kvazi-obousměrný I/O lze použít jako vstup nebo výstup bez použití řídicího signálu směru dat. Po zapnutí jsou I/O vysoké.

Schéma připojení PCF8574 se dvěma integrovanými obvody L293d naleznete v níže uvedeném souboru pdf „PCF8574_With_L293d“

Krok 5: Schémata

Pro návrh DPS jsem použil Kicad.

Stáhněte si níže uvedené schematické pdf a navrhněte si vlastní desku plošných spojů nebo ji implementujte na desce s plošnými spoji.

Krok 6: Kód

Připojte se k následujícímu přístupovému bodu Wi-Fi:-

// Uživatelem definované síťové pověřeníconst char* ssid = "WiFi_Robot";

const char* heslo = "Automatizovat@111";

Po připojení k výše uvedenému přístupovému bodu přejděte na níže uvedený odkaz ve webovém prohlížeči:-

192.168.4.1

Zobrazí se následující zpráva:-

„ahoj od Robota!“

192.168.4.1/fw

Způsobí pohyb robota vpřed

192.168.4.1/bk

Způsobí pohyb robota dozadu

192.168.4.1/lt

Způsobí pohyb robota doleva

192.168.4.1/rt

Způsobí pohyb robota doprava

192.168.4.1/st

To způsobí, že se robot zastaví

Pokud chcete, můžete robota ovládat také pomocí aplikace pro Android od Robo India.

{Vyhledejte aplikaci pro Android „WiFi Robot Controller“v obchodě Play od Robo India}

[Poznámka: V žádném případě nejsem spojen s Robo India a toto není pro reklamu, toto je můj osobní projekt!]

Pracovní video projektu:-