Robot de 4 rodes controlat per Wi-Fi: 6 passos

2024 Autora: John Day | [email protected]. Última modificació: 2024-01-30 08:15

Per a aquest projecte, desenvoluparem un robot de 4 rodes amb ESP8266 que es controlarà mitjançant una xarxa Wi-Fi. El robot es pot controlar des d’un navegador d’Internet normal, mitjançant una interfície dissenyada per HTML o també des d’una aplicació mòbil per a Android. El xip ESP8266 és un microcontrolador potent i econòmic, que no només és fàcil d’utilitzar, sinó que també inclou la connectivitat Wi-Fi incorporada. Aquest és només el xip perfecte per controlar els robots de manera remota des del vostre ordinador o dispositiu mòbil.

Per incorporar aquest xip al nostre projecte, podem utilitzar diverses plaques de desenvolupament basades en aquest microcontrolador.

1. Adafruit Feather Huzzah: està fabricat per Adafruit i disposa d'instruccions i assistència fàcilment disponibles. Té carregador de bateria li-po a la pròpia placa, de manera que serà molt útil en projectes portàtils.

2. NodeMCU ESP8266 - La placa és de codi obert i té una documentació excel·lent, de manera que serà molt fàcil començar.

3. Sparkfun ESP8266: és com el Huzzah amb l’addició d’un interruptor d’alimentació i una antena externa per a un abast més ampli de Wi-Fi.

4. Wemos D1 Mini: és el més petit de tots els taulers, però això no afecta el rendiment.

Per al meu projecte, estic fent servir Wemos D1 Mini per fabricar un robot de 4 rodes controlat per Wi-Fi. Però podeu utilitzar qualsevol placa de desenvolupament ESP8266 i utilitzar el mateix codi Arduino sense que calgui fer cap canvi. He dissenyat un PCB per a aquest projecte, però podeu utilitzar una placa dot de PCB per implementar el circuit o fins i tot dissenyar el vostre propi PCB.

I farem servir el kit de xassís robòtic 4WD com es mostra a la imatge superior, ja que és ideal per a bricolatge i és el kit de cotxes robot més econòmic amb una estructura mecànica senzilla.

Característiques d’aquest kit: -

1. Ve amb quatre motors de plàstic BO independents amb caixa de canvis, és bo per a la seva maniobrabilitat.

2. El xassís acrílic gran i resistent us permet ampliar la vostra capacitat de bricolatge.

3. Kit de xassís de cotxe intel·ligent de quatre rodes. Molt fàcil d’instal·lar, només cal afegir microcontroladors (com Arduino) i mòduls de sensor per construir un robot totalment autònom

Pas 1: llista de components

Wemos D1 Mini [Quantitat - 1]

IC controlador de motor L293d [Quantitat - 2]

IC d'expansió de port PCF8574 [Quantitat - 1]

Bateria de ions de liti de 12V [Quantitat - 1]

PCB de robot controlat per Wi-Fi [Quantitat - 1]

Kit de xassís de cotxes intel·ligents per robot 4WD [Quantitat - 1]

Pas 2: cervell del projecte - Junta de desenvolupament ESP8266 (Wemos D1 Mini)

Wemos D1 Mini és una placa de desenvolupament mini Wi-Fi amb flash de 4 MB basada en el xip ESP-8266.

• Té 11 pins d'entrada / sortida digitals, tots els pins tenen interrupció / pwm / I2C / un fil compatible (excepte D0)
• Té 1 entrada analògica (entrada màxima de 3,2 V)
• Té una connexió Micro USB per a la programació, així com una font d'alimentació.

Aquesta placa, basada en ESP8266, és per tant compatible amb Arduino IDE, per tant es pot programar amb Arduino o també es pot programar amb el compilador Lua. També admet programació tant en sèrie com en OTA.

Programarem el Wemos D1 Mini amb Arduino IDE. Per programar la placa mitjançant l'IDE Arduino cal complir els requisits següents.

Requisit: -

• Controlador CH340G
• Instal·leu el darrer ID Arduino des del lloc web Arduino.
• Un cable micro usb per a la programació

Després d’instal·lar el controlador i el programari arduino, heu d’instal·lar “Arduino core for ESP8266 WiFi chip” dins de l’IDE Arduino per poder programar el xip ESP8266 des de l’entorn Arduino. Aquest nucli Arduino ESP8266 us permet escriure esbossos utilitzant biblioteques i funcions Arduino familiars i executar-los directament a ESP8266, sense necessitat de microcontrolador extern.

El nucli Arduino ESP8266 inclou biblioteques per comunicar-se mitjançant WiFi mitjançant TCP i UDP, configurar servidors HTTP, mDNS, SSDP i DNS, fer actualitzacions OTA, utilitzar un sistema de fitxers en memòria flash, treballar amb targetes SD, servos, perifèrics SPI i I2C.

Baixeu-vos el document següent per fer-vos una idea de com instal·lar el nucli arduino Esp8266.

Pas 3: controlador de motor: L293d

El controlador de motor és un CI per a motors que us permet controlar la velocitat de treball i la direcció de dos motors simultàniament.

L293d està dissenyat per proporcionar corrents d’acció bidireccionals a tensions de 5 V a 36 V. L293D pot accionar simultàniament 2 motors CC.

L293D és un IC de controlador de motor de 16 pins. Hi ha 4 pins INPUT, 4 pins OUTPUT i 2 pins ENABLE per a cada motor.

Característiques L293D:

Capacitat de corrent de sortida de 600 mA per canal

Control de direcció de rellotge i sentit antihorari per a canals individuals

Descripció del pin del L293d:

• Pin 1: quan Enable1 és HIGH, la part esquerra de l’IC funcionarà, és a dir, el motor connectat amb el pin 3 i el pin 6 girarà.
• Pin 2: entrada 1, quan aquest pin és HIGH, el corrent fluirà per la sortida 1.
• Pin 3: sortida 1, aquest pin està connectat amb un terminal del motor.
• Pin 4/5: passadors GND
• Pin 6: sortida 2, aquest pin està connectat amb un terminal del motor.
• Pin 7: entrada 2, quan aquest pin és ALT, el corrent fluirà per la sortida 2.
• Pin 8: VCC2, aquest pin s'utilitza per proporcionar font d'alimentació als motors connectats de 5V a 36V, depèn del motor connectat.
• Pin 9: quan l’activació 2 és ALTA, la part dreta de l’IC funcionarà, és a dir, el motor connectat amb el pin 11 i el pin 14 girarà.
• Pin 10: entrada 4, quan aquest pin és ALT, el corrent fluirà a través de la sortida 4.
• Pin 11: sortida 4, aquest pin està connectat amb un terminal del motor.
• Pin 12/13: pins GND
• Pin 14: sortida 3, aquest pin està connectat amb un terminal del motor.
• Pin 15: entrada 3, quan aquest pin és ALT, el corrent fluirà a través de la sortida 3.
• Pin 16: VCC1, per a l'alimentació lògica d'alimentació a IC, és a dir, 5V.

Per tant, podeu veure que necessiteu 3 pins digitals per controlar cada motor (un pin per al control de velocitat i dos pins per al control de direcció). Si un L293d controla dos motors de corrent continu, necessitarem dos IC L293d per controlar quatre motors de corrent continu. Utilitzarem BO Motors de plàstic per a aquest projecte. Per tant, veieu que necessitarem 12 pins digitals per controlar tots els quatre motors de CC de manera independent amb control de velocitat i direcció.

Però si veieu Wemos D1 mini només té 11 pins d'E / S digitals i 1 pin analògic. Per solucionar aquest problema, connectarem els quatre pins d’activació (dos pins d’activació del primer L293d i dos pins d’activació d’un altre L293d) als pins Wemos Digital directament, mentre que tots els vuit pins d’entrada (quatre del primer L293d i quatre d’altres L293d) mitjançant PCF8574 (un expansor de ports d'E / S) mitjançant I2C.

Pas 4: PCF8574: un expansor de ports d'E / S

Wemos D1 Mini (és a dir, ESP8266) té escassetat de pins d’entrada / sortida. Podem augmentar els pins d’entrada / sortida digitals mitjançant IC d’expansió d’E / S com PCF8574, que és un expansor d’E / S de 8 bits.

Un dels avantatges d'utilitzar un expansor d'E / S PCF8574A és que utilitza bus I2C, que només requereix dues línies de dades, són clock (SCK) i data (SDA). Per tant, amb aquestes dues línies, podeu controlar fins a vuit pins del mateix xip. Canviant els tres pins d'adreces de cada PCF8574 podem controlar en total 64 pins.

Aquest expansor d’entrada / sortida (E / S) de 8 bits per al bus bidireccional de dues línies (I2C) està dissenyat per a un funcionament VCC de 2,5 V a 6 V. El dispositiu PCF8574 proporciona una expansió d'E / S remota d'ús general per a la majoria de famílies de microcontroladors mitjançant la interfície I2C [rellotge sèrie (SCL), dades de sèrie (SDA)].

El dispositiu disposa d'un port d'E / S quasi bidireccional de 8 bits (P0-P7), que inclou sortides bloquejades amb capacitat d'unitat de corrent elevat per accionar directament els LED. Cada E / S quasi bidireccional es pot utilitzar com a entrada o sortida sense l'ús d'un senyal de control de direcció de dades. A l’encesa, les E / S són altes.

Vegeu el fitxer pdf "PCF8574_With_L293d" següent per al diagrama de connexió de PCF8574 amb els dos IC L293d

Pas 5: esquemes

He utilitzat Kicad per al disseny de PCB.

Descarregueu l'esquema pdf següent per dissenyar el vostre propi PCB o implementeu-lo en una placa de punts.

Pas 6: Codi

Connecteu-vos al punt d'accés Wi-Fi següent: -

// Credencial de xarxa definida per l'usuarisconst char * ssid = "WiFi_Robot";

const char * password = "Automatitza @ 111";

Després de connectar-vos al punt d'accés anterior, aneu a l'enllaç següent d'un navegador web: -

192.168.4.1

Rebreu el següent missatge: -

"hola de Robot!"

192.168.4.1/fw

Farà que el robot avanci

192.168.4.1/bk

Farà que el robot es mogui cap enrere

192.168.4.1/lt

Farà que el robot es mogui cap a l’esquerra

192.168.4.1/rt

Farà que el robot es mogui cap a la dreta

192.168.4.1/st

Farà que el robot s’aturi

Si voleu, també podeu controlar el robot mitjançant l’aplicació per a Android creada per Robo India.

{Cerqueu l'aplicació per a Android "WiFi Robot Controller" a la botiga de jocs realitzada per Robo India}

[Nota: De qualsevol manera no estic connectat amb Robo India i això no serveix per a la publicitat, aquest és el meu projecte personal!]

Vídeo de treball del projecte: -