Wi-Fi-ohjattu 4-pyöräinen robotti: 6 vaihetta

2024 Kirjoittaja: John Day | [email protected]. Viimeksi muokattu: 2024-01-30 09:02

Tätä projektia varten kehitämme nelipyöräistä robottia, joka käyttää ESP8266-järjestelmää ja jota ohjataan Wi-Fi-verkon kautta. Robottia voidaan ohjata tavallisesta Internet -selaimesta, käyttämällä HTML -muotoista käyttöliittymää tai myös Android -mobiilisovelluksesta. ESP8266-siru on tehokas ja halpa mikro-ohjain, jota ei ole vain helppo käyttää, vaan siinä on myös sisäänrakennettu Wi-Fi-yhteys. Tämä on juuri täydellinen siru robottien etähallintaan tietokoneelta tai mobiililaitteelta.

Tämän sirun sisällyttämiseksi projektiin voimme käyttää erilaisia tähän mikrokontrolleriin perustuvia kehityskortteja.

1. Adafruit Feather Huzzah - Sen on valmistanut Adafruit, ja siinä on helposti saatavilla olevat ohjeet ja tuki. Siinä on itse li-po-laturi, joten se on todella kätevä kannettavissa projekteissa.

2. NodeMCU ESP8266 - Taulu on avoimen lähdekoodin ja sen dokumentaatio on erinomainen, joten aloittaminen on erittäin helppoa.

3. Sparkfun ESP8266 - Se on kuin Huzzah, johon on lisätty virtakytkin ja ulkoinen antenni pidemmän Wi -Fi -verkon kantamaa varten.

4. Wemos D1 Mini - Se on pienin kaikista levyistä, mutta sillä ei ole vaikutusta suorituskykyyn.

Projektissani käytän Wemos D1 Miniä Wi-Fi-ohjatun 4-pyöräisen robotin valmistamiseen. Mutta voit käyttää mitä tahansa ESP8266 -kehityskorttia ja käyttää samaa Arduino -koodia ilman muutoksia. Olen suunnitellut piirilevyn tätä hanketta varten, mutta voit käyttää piste -piirilevyä piirin toteuttamiseen tai jopa suunnitella oman piirilevyn.

Ja käytämme 4WD -robottikotelosarjaa, kuten yllä olevassa kuvassa näkyy, koska se on ihanteellinen DIY -valmistukseen ja on taloudellisin robotti -autosarja, jolla on yksinkertainen mekaaninen rakenne.

Tämän sarjan ominaisuudet:-

1. Mukana neljä erillistä BO -muovimoottoria vaihteistolla, joka on hyvä ohjattavuus.

2. Suuri, tukeva akryylirunko mahdollistaa suuren laajennettavuuden itse tekemiseen.

3. Nelivetoinen älykäs auton rungonsarja. Erittäin helppo asentaa, lisää vain mikro-ohjain (kuten Arduino) ja anturimoduulit täysin itsenäisen robotin rakentamiseksi

Vaihe 1: Komponenttiluettelo

Wemos D1 Mini [Määrä - 1]

L293d -moottorin ohjaimen IC [määrä - 2]

PCF8574 Port Expander IC [Määrä - 1]

12V litiumioniakku [määrä - 1]

Wi-Fi-ohjattu robottipiirilevy [määrä-1]

4WD Robot Smart Car -alustasarja [määrä - 1]

Vaihe 2: Projektin aivot - ESP8266 Development Board (Wemos D1 Mini)

Wemos D1 Mini on mini-Wi-Fi-kehityskortti, jossa on 4 Mt: n salama, joka perustuu ESP-8266-siruun.

• Sisältää 11 digitaalista tulo-/lähtötappia, kaikissa nastoissa on keskeytys/pwm/I2C/yksi johdin (paitsi D0)
• Sisältää 1 analogisen tulon (3,2 V: n maks. Tulo)
• Sisältää mikro -USB -liitännän ohjelmointia varten ja virtalähteen.

Tämä kortti, joka perustuu ESP8266: een, on siis Arduino IDE -yhteensopiva, joten se voidaan ohjelmoida Arduinolla tai myös Lua -kääntäjällä. Se tukee myös sarja- ja OTA -ohjelmointia.

Ohjelmoimme Wemos D1 Minin Arduino IDE: n avulla. Taulun ohjelmoimiseksi Arduino IDE: n avulla on täytettävä seuraavat vaatimukset.

Vaatimus:-

• Kuljettaja CH340G
• Asenna uusin Arduino IDE Arduinon verkkosivustolta.
• Mikro -usb -kaapeli ohjelmointiin

Ajurin ja arduino -ohjelmiston asentamisen jälkeen sinun on asennettava “Arduino core for ESP8266 WiFi chip” Arduino IDE: n sisälle, jotta voimme ohjelmoida ESP8266 -sirun Arduino -ympäristöstä. Tämän ESP8266 Arduino -ytimen avulla voit kirjoittaa luonnoksia tuttujen Arduino -toimintojen ja kirjastojen avulla ja suorittaa ne suoraan ESP8266 -laitteella ilman ulkoista mikro -ohjainta.

ESP8266 Arduino -ytimen mukana toimitetaan kirjastot, jotka voivat kommunikoida WiFi: n kautta TCP- ja UDP -protokollalla, määrittää HTTP-, mDNS-, SSDP- ja DNS -palvelimia, tehdä OTA -päivityksiä, käyttää tiedostojärjestelmää flash -muistissa, työskennellä SD -korttien, servojen, SPI- ja I2C -oheislaitteiden kanssa.

Lataa seuraava asiakirja saadaksesi käsityksen siitä, kuinka Esp8266 arduino -ydin asennetaan.

Vaihe 3: Moottorin ohjain - L293d

Moottorinohjain on moottorien IC, jonka avulla voit ohjata kahden moottorin nopeutta ja suuntaa samanaikaisesti.

L293d on suunniteltu tarjoamaan kaksisuuntaisia käyttövirtoja jännitteillä 5 V - 36 V. L293D voi käyttää kahta tasavirtamoottoria samanaikaisesti.

L293D on 16 -nastainen moottorin ohjainpiiri. Jokaisessa moottorissa on 4 INPUT -nastaa, 4 OUTPUT -nastaa ja 2 ENABLE -tappi.

L293D ominaisuudet:

600 mA: n lähtövirta kanavaa kohti

Kello ja vastapäivään suunnan ohjaus yksittäisille kanaville

L293d: n nastainen kuvaus:

• Nasta 1: Kun Enable1 on KORKEA, IC: n vasen osa toimii, eli moottori, joka on liitetty nastoihin 3 ja 6, pyörii.
• Nasta 2: Tulo 1, kun tämä nasta on KORKEA, virta kulkee lähdön 1 kautta.
• Nasta 3: Lähtö 1, tämä nasta on kytketty yhteen moottorin liittimeen.
• Nasta 4/5: GND -nastat
• Nasta 6: Lähtö 2, tämä nasta on kytketty yhteen moottorin liittimeen.
• Nasta 7: Tulo 2, kun tämä nasta on KORKEA, virta kulkee lähdön 2 kautta.
• Nasta 8: VCC2, tätä nastaa käytetään virtalähteen syöttämiseen kytketyille moottoreille 5 V - 36 V maksimi riippuu kytketystä moottorista.
• Nasta 9: Kun Käytössä 2 on KORKEA, IC: n oikea osa toimii, ts. Moottori, joka on liitetty nastalla 11 ja tapilla 14, pyörii.
• Nasta 10: Tulo 4, kun tämä nasta on KORKEA, virta kulkee lähdön 4 kautta.
• Nasta 11: Lähtö 4, tämä nasta on kytketty yhteen moottorin liittimeen.
• Nasta 12/13: GND -nastat
• Nasta 14: Lähtö 3, tämä nasta on kytketty yhteen moottorin liittimeen.
• Nasta 15: Tulo 3, kun tämä nasta on KORKEA, virta kulkee lähdön 3 kautta.
• Nasta 16: VCC1, loogiselle virtalähteelle IC eli 5V.

Näet siis, että tarvitset kolme digitaalista nastaa jokaisen moottorin ohjaamiseen (yksi tappi nopeuden säätöön ja kaksi nastaa suunnan säätöön). Jos yksi L293d ohjaa kahta DC -moottoria, tarvitsemme kahta L293d -piiriä neljän DC -moottorin ohjaamiseen. Aiomme käyttää muovisia BO -moottoreita tähän projektiin. Näet siis, että tarvitsemme 12 digitaalista nastaa kaikkien neljän tasavirtamoottorin ohjaamiseen itsenäisesti sekä nopeuden että suunnan ohjauksella.

Mutta jos näet Wemos D1 minissä on vain 11 digitaalista I/O -nastaa ja 1 analoginen nasta. Tämän ongelman ratkaisemiseksi yhdistämme neljä käyttötappia (kaksi ensimmäisen L293d: n käyttötapaa ja kaksi muun L293d: n sallintatappia) suoraan Wemos Digital -nastoihin, kun taas kaikki kahdeksan tulonasta (neljä ensimmäisestä L293d: stä ja neljä muusta L293d: stä) käyttämällä PCF8574: ää (I/O -portin laajennin) I2C: n kautta.

Vaihe 4: PCF8574 - I/O -portin laajennin

Wemos D1 Minissä (eli ESP8266) on pula tulo-/lähtönastakoista. Voimme lisätä digitaalisia tulo/lähtö nastoja käyttämällä I/O -laajenninpiiriä, kuten PCF8574, joka on 8 -bittinen I/O -laajennin.

Yksi PCF8574A I/O -laajennuksen eduista on, että se käyttää I2C -väylää, joka vaatii vain kaksi tietolinjaa, ne ovat kello (SCK) ja data (SDA). Siksi näiden kahden rivin avulla voit ohjata jopa kahdeksaa saman sirun nastaa. Vaihtamalla kunkin PCF8574: n kolme osoitetappia voimme hallita yhteensä 64 nastaa.

Tämä 8-bittinen tulo-/lähtö (I/O) -laajennin kaksiriviseen kaksisuuntaiseen väylään (I2C) on suunniteltu 2,5 V-6 V VCC -käyttöön. PCF8574-laite tarjoaa yleiskäyttöisen I/O-laajennuksen useimmille mikro-ohjainperheille I2C-liitännän [sarjakello (SCL), sarjatiedot (SDA)] avulla.

Laitteessa on 8-bittinen lähes kaksisuuntainen I/O-portti (P0 – P7), mukaan lukien lukitut lähdöt, joissa on suurvirtainen käyttömahdollisuus suoraan LEDien ohjaamiseen. Jokaista lähes kaksisuuntaista I/O: ta voidaan käyttää tulona tai ulostulona ilman datasuunnan ohjaussignaalia. Kun virta kytketään, I/O: t ovat korkealla.

Katso alla olevasta "PCF8574_With_L293d" -tiedostosta PCF8574: n liitäntäkaavio kahden L293d -piirin kanssa

Vaihe 5: Kaaviot

Olen käyttänyt Kicadia piirilevyjen suunnittelussa.

Lataa alla oleva kaavamainen pdf, jos haluat suunnitella oman piirilevyn tai toteuttaa sen piste -piirilevylle.

Vaihe 6: Koodi

Yhdistä seuraavaan Wi-Fi-tukiasemaan:-

// Käyttäjän määrittämät verkkotunnuksetconst char* ssid = "WiFi_Robot";

const char* password = "Automatisoi@111";

Kun olet muodostanut yhteyden yllä olevaan tukiasemaan, siirry alla olevaan linkkiin selaimessa:-

192.168.4.1

Saat seuraavan viestin:-

"Hei Robotilta!"

192.168.4.1/fw

Se saa robotin siirtymään eteenpäin

192.168.4.1/bk

Se saa robotin liikkumaan taaksepäin

192.168.4.1/lt

Se saa robotin siirtymään vasemmalle

192.168.4.1/rt

Se saa robotin liikkumaan oikealle

192.168.4.1/st

Se saa robotin pysähtymään

Voit halutessasi ohjata robottia myös Robo Intian Android -sovelluksen kautta.

{Etsi "WiFi Robot Controller" android -sovellus Robo Intian tekemästä pelikaupasta}

[Huomautus: En ole millään tavalla yhteydessä Robo Intiaan, eikä tämä ole mainos, tämä on henkilökohtainen projektini!]

Työvideo projektista:-