Wi-Fi-styrd 4-hjulig robot: 6 steg

2024 Författare: John Day | [email protected]. Senast ändrad: 2024-01-30 12:46

För detta projekt kommer vi att utveckla en 4-hjulig robot med ESP8266 som kommer att styras över ett Wi-Fi-nätverk. Roboten kan styras från en vanlig webbläsare, med ett HTML -designat gränssnitt eller även från en Android -mobilapplikation. ESP8266-chipet är en kraftfull och billig mikrokontroller, som inte bara är lätt att använda utan också levereras med inbyggd Wi-Fi-anslutning. Detta är bara det perfekta chipet för att fjärrstyra robotar från din dator eller mobila enhet.

För att införliva detta chip i vårt projekt kan vi använda en mängd olika utvecklingskort baserade på denna mikrokontroller.

1. Adafruit Feather Huzzah - Den är gjord av Adafruit och har lätt tillgängliga instruktioner och support. Den har li-po batteriladdare på själva brädet, så den kommer verkligen till hands i bärbara projekt.

2. NodeMCU ESP8266 - Brädan är öppen källkod och har utmärkt dokumentation så det blir väldigt enkelt att komma igång.

3. Sparkfun ESP8266 - Det är som Huzzah med tillägg av en strömbrytare och en extern antenn för ett längre Wi -Fi -område.

4. Wemos D1 Mini - Det är det minsta av alla brädor men det har ingen effekt på prestandan.

För mitt projekt använder jag Wemos D1 Mini för att göra en Wi-Fi-kontrollerad 4-hjulig robot. Men du kan använda vilken ESP8266 -utvecklingskort som helst och använda samma Arduino -kod utan några ändringar. Jag har designat ett kretskort för detta projekt, men du kan använda ett kretskort för att implementera kretsen eller till och med designa ditt eget kretskort.

Och vi kommer att använda 4WD Robotic Chassis Kit som visas på bilden ovan eftersom det är idealiskt för DIY och är det mest ekonomiska robotbilsatsen med enkel mekanisk struktur.

Funktioner i detta kit:-

1. Levereras med fyra separata BO -plastmotorer med växellåda, det är bra för manövrerbarhet.

2. Stort, robust akrylchassi gör att du kan bygga ut mycket.

3. Fyrhjulsdriven smart bilchassi. Mycket enkel att installera, lägg bara till mikrokontroller (t.ex. Arduino) och sensormoduler för att bygga en helt autonom robot

Steg 1: Komponentlista

Wemos D1 Mini [kvantitet - 1]

L293d motorförare IC [kvantitet - 2]

PCF8574 Port Expander IC [kvantitet - 1]

12V litiumjonbatteri [kvantitet - 1]

Wi-Fi-styrd robot-kretskort [kvantitet-1]

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

Steg 2: Projektets hjärna - ESP8266 Development Board (Wemos D1 Mini)

Wemos D1 Mini är ett mini-Wi-Fi-utvecklingsbord med 4 MB blixt baserat på ESP-8266 Chip.

• Har 11 digitala in-/utgångsstiften, alla stift har stöd för avbrott/pwm/I2C/en-tråd (förutom D0)
• Har 1 analog ingång (3,2V max ingång)
• Har en Micro USB -anslutning för programmering samt en strömförsörjning.

Detta kort som är baserat på ESP8266 är därför Arduino IDE -kompatibelt, därför kan det programmeras med Arduino eller kan också programmeras med Lua -kompilator. Det stöder också både seriell och OTA -programmering.

Vi kommer att programmera Wemos D1 Mini med Arduino IDE. För att programmera tavlan med Arduino IDE måste följande krav uppfyllas.

Krav:-

• CH340G drivrutinen
• Installera senaste Arduino IDE från Arduinos webbplats.
• En mikro -usb -kabel för programmering

Efter installation av drivrutinen och arduino -programvaran måste du installera "Arduino -kärna för ESP8266 WiFi -chip" inuti Arduino IDE så att vi kan programmera ESP8266 -chipet från Arduino -miljön. Med denna ESP8266 Arduino -kärna kan du skriva skisser med hjälp av välkända Arduino -funktioner och bibliotek och köra dem direkt på ESP8266, ingen extern mikrokontroller krävs.

ESP8266 Arduino core levereras med bibliotek för att kommunicera över WiFi med hjälp av TCP och UDP, konfigurera HTTP-, mDNS-, SSDP- och DNS -servrar, göra OTA -uppdateringar, använda ett filsystem i flashminne, arbeta med SD -kort, servon, SPI och I2C -kringutrustning.

Ladda ner följande dokument för att få en uppfattning om hur du installerar Esp8266 arduino -kärnan.

Steg 3: Motordrivrutin - L293d

Motor Driver är en IC för motorer som låter dig styra arbetshastigheten och riktningen för två motorer samtidigt.

L293d är konstruerad för att ge dubbelriktade drivströmmar vid spänningar från 5 V till 36 V. L293D kan driva 2 likströmsmotorer samtidigt.

L293D är en 16 -stifts motorförare IC. Det finns 4 INPUT -stift, 4 OUTPUT -stift och 2 ENABLE -stift för varje motor.

L293D -funktioner:

600mA utgångsström per kanal

Klocka och moturs riktningskontroll för enskilda kanaler

Pin Beskrivning av L293d:

• Pin 1: När Enable1 är HIGH, fungerar vänster del av IC, dvs motor ansluten med pin 3 och pin 6 roterar.
• Stift 2: Ingång 1, när denna stift är HÖG kommer strömmen att flöda genom utgång 1.
• Stift 3: Utgång 1, denna stift är ansluten med en motorterminal.
• Stift 4/5: GND -stift
• Stift 6: Utgång 2, denna stift är ansluten med en motorterminal.
• Stift 7: Ingång 2, när denna stift är HÖG kommer strömmen att flöda genom utgång 2.
• Stift 8: VCC2, denna stift används för att ge strömförsörjning till anslutna motorer från 5V till 36V maximalt beroende på ansluten motor.
• Pin 9: När Enable 2 är HIGH, kommer höger del av IC att fungera, dvs motor ansluten med pin 11 och pin 14 kommer att rotera.
• Stift 10: Ingång 4, när denna stift är HÖG kommer strömmen att flöda genom utgång 4.
• Stift 11: Utgång 4, denna stift är ansluten med en motorterminal.
• Stift 12/13: GND -stift
• Stift 14: Utgång 3, denna stift är ansluten till en motoranslutning.
• Pin 15: Ingång 3, när denna pin är HIGH kommer strömmen att flöda genom utgång 3.
• Stift 16: VCC1, för logisk matning till IC dvs 5V.

Således kan du se att du behöver 3 digitala stift för att styra varje motor (ett stift för varvtalsreglering och två stift för riktningskontroll). Om en L293d styr två likströmsmotorer behöver vi två L293d IC: er för att styra fyra likströmsmotorer. Vi kommer att använda BO -motorer av plast för detta projekt. Så du ser att vi kommer att kräva 12 digitala stift för att styra alla de fyra likströmsmotorerna oberoende med både hastighets- och riktningskontroll.

Men om du ser att Wemos D1 mini bara har 11 digitala I/O -stift och 1 analog stift. För att lösa detta problem kommer vi att ansluta de fyra aktiveringsstiften (två aktiveringsstift på första L293d och två aktiveringsstift på andra L293d) till Wemos Digital -stiften direkt medan alla de åtta ingångsstiften (fyra av de första L293d och fyra av de andra L293d) med PCF8574 (En I/O -portutökare) via I2C.

Steg 4: PCF8574 - en I/O -portutvidgare

Wemos D1 Mini (dvs. ESP8266) har brist på ingångs-/utgångsstiften. Vi kan öka de digitala ingångs-/utgångsstiften med I/O -expander IC som PCF8574, vilket är en 8 -bitars I/O -expander.

En av fördelarna med att använda PCF8574A I/O -expander är att den använder I2C -buss, som bara kräver två datalinjer, de är klocka (SCK) och data (SDA). Därför kan du med dessa två rader styra upp till åtta stift på samma chip. Genom att ändra de tre adressnålarna på varje PCF8574 kan vi styra totalt 64 stift.

Denna 8-bitars input/output (I/O) expander för två-linjers dubbelriktad buss (I2C) är konstruerad för 2,5V till 6V VCC drift. PCF8574-enheten tillhandahåller fjärr-I/O-expansion för allmänna ändamål för de flesta mikrokontrollerfamiljer via I2C-gränssnittet [seriell klocka (SCL), seriell data (SDA)].

Enheten har en 8-bitars kvasi-dubbelriktad I/O-port (P0 – P7), inklusive spärrade utgångar med högströmseffekt för direktdrivande lysdioder. Varje kvasi-dubbelriktad I/O kan användas som en ingång eller utgång utan användning av en datariktningsstyrsignal. Vid påslagning är I/Os höga.

Se nedanstående "PCF8574_With_L293d" pdf -fil för anslutningsschemat för PCF8574 med de två L293d IC: erna

Steg 5: Scheman

Jag har använt Kicad för PCB -design.

Ladda ner nedanstående schematiska pdf för att designa ditt eget kretskort eller implementera det på ett prick -kretskort.

Steg 6: Kod

Anslut till följande Wi-Fi-åtkomstpunkt:-

// User Defined Network Credentialsconst char* ssid = "WiFi_Robot";

const char* password = "Automatisera@111";

Efter anslutning till ovanstående åtkomstpunkt går du till länken nedan i en webbläsare:-

192.168.4.1

Du får följande meddelande:-

"hej från Robot!"

192.168.4.1/fw

Det kommer att få roboten att gå framåt

192.168.4.1/bk

Det kommer att få roboten att röra sig bakåt

192.168.4.1/lt

Det kommer att få roboten att flytta åt vänster

192.168.4.1/rt

Det kommer att få roboten att flytta åt höger

192.168.4.1/st

Det kommer att få roboten att stanna

Om du vill kan du också styra roboten via Android -appen från Robo India.

{Sök efter Android WiFi -appen "WiFi Robot Controller" i playstore som gjorts av Robo India}

[Obs: På något sätt är jag inte ansluten till Robo India och det här är inte för reklam, det här är mitt personliga projekt!]

Arbetsvideo av projektet:-