Robot Rover FPV controlat per Wi-Fi (amb motors Arduino, ESP8266 i Stepper): 11 passos (amb imatges)

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

Aquest instructiu mostra com dissenyar un robot robot de dues rodes controlat remotament a través d’una xarxa wi-fi, mitjançant un Arduino Uno connectat a un mòdul Wi-Fi ESP8266 i dos motors pas a pas. El robot es pot controlar des d’un navegador d’Internet normal, mitjançant una interfície dissenyada per HTML. Un telèfon intel·ligent Android s’utilitza per emetre vídeo i àudio des del robot fins a la interfície de control de l’operador.

Hi ha molts kits de robòtica disponibles en línia amb diverses formes, dimensions i preus. Però, en funció de la vostra aplicació, cap d’elles encaixarà i podríeu descobrir que són massa cares per als vostres experiments. O potser només voleu fer la vostra estructura mecànica en lloc de comprar-ne una de completa. Aquest instructiu també mostra com dissenyar i construir un marc acrílic de baix cost per al vostre propi projecte robotitzat, utilitzant només eines normals per a aquells que no en tenen accés a aquestes cares impressores 3D o talladors làser. Es presenta una plataforma robotitzada senzilla.

Aquesta guia es pot adaptar per canviar la forma o la interfície de control. Va ser adaptat per a altres dels meus projectes robòtics ("Robô da Alegria"), que podeu consultar als enllaços següents:

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

[Advertiment: algunes de les fotos estan obsoletes perquè el disseny es va millorar encara més. Tot i això, la idea que es presenta aquí encara és vàlida.]

Pas 1: Eines

Les eines següents són necessàries per a la construcció d’aquest prototip:

• Serra manual (per realitzar els primers talls de la làmina acrílica)
• Screewdriver (per a col·locació de cargols i femelles)
• Regle (per mesurar dimensions)
• Ganivet utilitari (per tallar el full acrílic)
• Perforadora (per crear forats per als cargols)
• Paper de vidre (per suavitzar les vores rugoses)

Pas 2: estructura i materials mecànics

Per construir un robot personalitzat, primer haureu de dissenyar la vostra estructura mecànica. Pot ser fàcil, segons la vostra aplicació, o ple de detalls i restriccions. És possible que hàgiu de dissenyar-lo en un programari CAD 3D o simplement dibuixar-lo en 2D, en funció de la complexitat del vostre model.

També podeu comprar l'estructura completa en línia si no voleu construir la vostra pròpia estructura mecànica. Hi ha molts kits de robòtica disponibles en línia. En aquest cas, podeu passar al pas 6.

Per això, es va dissenyar un marc acrílic de baix cost per a la fixació dels motors i altres components. L'estructura presentada en aquest tutorial es va dissenyar en 3D mitjançant el programari CAD 123D Design. Cada part es va convertir posteriorment en 2D mitjançant el programari Draftsight.

Es van utilitzar els materials següents:

• Full acrílic de 2 mm
• Rodes de 42x19 mm amb pneumàtic de goma (x2)
• Roda omni de bola d'acer de 49x20x32mm (x1)
• Cargols M2 x 10mm (x12)
• Femelles M2 x 1, 5 mm (x12)
• Cargols M3 x 10mm (x8)
• Femelles M3 x 1, 5 mm (x8)
• Cargols de 5/32 "x 1" (x3)
• Fruits secs de 5/32 "(x6)
• Clip de pal de selfie de mà
• Suport d'alumini de 3 x 3 cm (x4)

La construcció de l'estructura de la base es divideix en els següents passos:

1. Talla la base acrílica segons les dimensions del dibuix 2D;
2. Practicar els forats a les posicions que es mostren al dibuix 2D;
3. Muntar els components amb perns i femelles segons el dibuix 3D.

Malauradament, el diàmetre de l’eix del motor pas a pas és superior a l’orifici de la roda. Per tant, probablement haureu d’utilitzar cola per acoblar aquests components. Per a aquest tutorial vaig improvisar un acoblament de fusta entre l’eix del motor i la roda.

Pas 3: tall de l'estructura

Primer haureu de transferir les dimensions del vostre model al full acrílic. Imprimiu el dibuix 2D amb una impressora normal sobre un paper adhesiu i, a continuació, talleu el paper amb les dimensions adequades i apliqueu aquesta màscara a la superfície de l’acrílic.

Podeu utilitzar una serra manual per tallar l’acrílic segons les vostres dimensions o utilitzar la tècnica de trencament que es descriu a continuació.

Amb un ganivet utilitzat i amb l'ajuda d'una regla o una bàscula, talla l'acrílic en línies rectes. No haureu de tallar tot el full, només cal marcar-lo per crear algunes pistes on la peça es retallarà posteriorment.

Col·loqueu l’acrílic sobre una superfície plana, manteniu-lo al seu lloc amb unes pinces i apliqueu una mica de pressió fins que el full es trenqui en dos. Repetiu aquest procés fins que no es facin tots els talls. Després d’això, podeu utilitzar un paper de vidre per suavitzar les vores rugoses.

Pas 4: perforació de la base

Traieu els forats en les posicions que es mostren al dibuix 2D (indicat a la màscara) amb una perforadora.

L’acrílic és relativament fàcil de perforar. Per tant, si no disposeu d’una perforadora, podeu perforar els forats manualment amb una eina punxant, com un ganivet utilitari. També podeu utilitzar-lo per ampliar petits forats per adaptar-los a les mides dels cargols.

Traieu la màscara i la base estarà llesta.

Pas 5: Muntatge de l'estructura

Munteu els components amb cargols i femelles segons les imatges i la vostra estructura estarà llesta.

Els cargols M3 s'utilitzen per a la instal·lació dels motors pas a pas, mentre que els de 5/32 s'utilitzen per a la instal·lació de la roda davantera i el clip del telèfon intel·ligent.

Ara feu un descans i comenceu a muntar el circuit en el següent pas …

Pas 6: electrònica

Necessitareu els components electrònics següents:

• Arduino Uno (comprar)
• ESP8266 (comprar)
• Protoshield (per a una versió més compacta) o una taula de treball normal (comprar)
• 1 resistència de kohm (x2)
• Resistència de 10 kohm (x1)
• Alguns cables de pont
• Motor pas a pas amb controlador ULN2003 (x2) (compra / compra)
• Un ordinador (per compilar i penjar codi Arduino)
• Power bank (comprar)
• Cable USB

No necessitareu eines específiques per al muntatge del circuit. Tots els components es poden trobar en línia a la vostra botiga de comerç electrònic preferida. El circuit està alimentat per un banc d’alimentació connectat al port USB d’Arduino.

Connecteu tots els components segons l'esquema. Necessitareu alguns cables per connectar el mòdul ESP-8266 i els motors pas a pas. És possible que utilitzeu un proto-pantalla (per a un circuit més compacte), una placa normal, o que tingueu dissenyat el vostre escut Arduino. Connecteu el cable USB a la placa Arduino Uno i continueu amb el següent pas.

Pas 7: Codi Arduino

Instal·leu el darrer IDE Arduino. En aquest projecte es va utilitzar la biblioteca stepper.h per al control dels motors pas a pas. No calia cap biblioteca addicional per a la comunicació amb el mòdul ESP-8266. Comproveu la velocitat de transmissió del vostre ESP8266 i configureu-lo correctament al codi.

Descarregueu el codi Arduino (stepperRobot.ino) i substituïu el XXXXX pel SSID del vostre router wifi i AAAAA per la contrasenya del router. Connecteu la placa Arduino al port USB de l'ordinador i pengeu el codi.

Pas 8: càmera IP d'Android

Es va utilitzar un telèfon intel·ligent Android per transmetre el vídeo i l’àudio des del robot fins a la interfície de control. Podeu trobar l'aplicació a Google Play Store (https://play.google.com/store/apps/details?id=com.pas.webcam).

Instal·leu-lo i passeu al següent pas.

Pas 9: poseu els circuits al robot

Instal·leu els circuits a la part superior del robot mitjançant uns cargols M1, tal com es mostra a les imatges.

Després, enganxeu el banc de potència a la part posterior del robot amb una cinta de doble cara (perquè és fàcil de treure més endavant) i poseu el telèfon intel·ligent al clip.

Pas 10: interfície de control basada en web

Es va dissenyar una interfície html per al control del robot.

Baixeu interface.rar i extraieu tots els fitxers a una carpeta determinada. A continuació, obriu-lo al Firefox.

En aquesta interfície s’utilitza un formulari de quadre de text per introduir adreces IP del mòdul ESP i del servidor de vídeo / àudio (des de l’aplicació Càmera web IP per a Android).

Hi ha una prova però, que farà que el robot giri fins que es rebi una ordre anoter. Les tecles de fletxa del teclat s’utilitzen per moure el robot cap endavant o cap enrere i per girar cap a l’esquerra o cap a la dreta.

Pas 11: Ús

Quan es reiniciï l'Arduino, intentarà connectar la vostra xarxa Wi-Fi automàticament. Utilitzeu el monitor de sèrie per comprovar si la connexió ha estat correcta i per obtenir quina IP ha estat assignada al vostre router ESP-8266. Obriu el fitxer html en un navegador d’Internet (Firefox) i informeu aquesta adreça IP al quadre de text.

També podeu fer servir altres mitjans per esbrinar quina adreça IP heu assignat al router al vostre dispositiu.

Desconnecteu l'Arduino Uno de l'ordinador i connecteu-lo al banc d'alimentació. Espereu que es torni a connectar.

Inicieu l'aplicació Càmera web IP al telèfon intel·ligent connectat al robot. Escriviu la IP de vídeo / àudio a la vostra interfície de control i connecteu-vos al servidor i estareu a punt. És possible que hagueu de reduir la resolució del vídeo a l'aplicació per reduir el retard entre la transmissió.

Feu clic i mantingueu premuts els botons de fletxa del vostre teclat per girar el robot o moure'l cap endavant / enrere i divertir-vos explorant el vostre entorn.