Robot điều khiển bằng cử chỉ sử dụng Arduino: 7 bước

2024 Tác giả: John Day | [email protected]. Sửa đổi lần cuối: 2024-01-30 13:30

Robot được sử dụng trong nhiều lĩnh vực như xây dựng, quân sự, sản xuất, lắp ráp, … Robot có thể tự trị hoặc bán tự trị. Robot tự hành không cần bất kỳ sự can thiệp nào của con người và có thể tự hành động theo tình huống. Robot bán tự động hoạt động theo hướng dẫn của con người. Những robot bán tự động này có thể được điều khiển bằng điều khiển từ xa, điện thoại, cử chỉ, v.v. Trước đây, chúng tôi đã chế tạo một số robot dựa trên IoT, có thể được điều khiển từ máy chủ web.

Trong bài viết hôm nay, chúng ta sẽ chế tạo rô bốt điều khiển bằng cử chỉ sử dụng Arduino, Máy đo gia tốc MPU6050, cặp Bộ thu phát nRF24L01 và mô-đun điều khiển động cơ L293D. Chúng tôi sẽ thiết kế robot này thành hai phần. Một là Người phát, và người kia là Người nhận. Phần máy phát bao gồm Arduino Uno, Máy đo gia tốc và con quay hồi chuyển MPU6050 và nRF24L01 trong khi phần Máy thu bao gồm Arduino Uno, nRF24L01, hai động cơ DC và trình điều khiển động cơ L293D. Máy phát sẽ hoạt động như một điều khiển từ xa để điều khiển Robot tại đó Robot sẽ di chuyển theo các cử chỉ.

Bước 1: Các thành phần cần thiết

• Arduino Uno (2)
• NRF24L01 (2)
• Động cơ MPU6050DC (2)
• Mô-đun điều khiển động cơ L293D
• Bột nhồi

Máy đo gia tốc và con quay hồi chuyển MPU6050 Mô-đun cảm biến MPU6050 là một Hệ thống vi cơ điện tử 6 trục (Gia tốc kế 3 trục và Con quay hồi chuyển 3 trục) hoàn chỉnh. Mô-đun cảm biến MPU6050 cũng có cảm biến nhiệt độ trên chip. Nó có giao diện bus I2C và bus I2C phụ trợ để giao tiếp với bộ vi điều khiển và các thiết bị cảm biến khác như từ kế 3 trục, cảm biến áp suất, v.v. Mô-đun cảm biến MPU6050 được sử dụng để đo gia tốc, vận tốc, định hướng, dịch chuyển và một số chuyển động khác -các thông số liên quan. Mô-đun cảm biến này cũng có một Bộ xử lý chuyển động kỹ thuật số sẵn có có thể thực hiện các phép tính phức tạp.

Mô-đun thu phát NRF24L01

nRF24L01 là bộ thu phát vô tuyến chip đơn cho băng tần ISM 2,4 - 2,5 GHz trên toàn thế giới. Bộ thu phát bao gồm bộ tổng hợp tần số tích hợp đầy đủ, bộ khuếch đại công suất, bộ dao động tinh thể, bộ giải điều chế, bộ điều chế và công cụ giao thức ShockBurs nâng cao. Công suất đầu ra, kênh tần số và thiết lập giao thức có thể dễ dàng lập trình thông qua giao diện SPI. Dải điện áp hoạt động của mô-đun Thu phát này là 1,9V đến 3,6V. Nó có các chế độ Power Down và Standby tích hợp giúp tiết kiệm điện năng và dễ dàng thực hiện.

Bước 2: Hoạt động của Robot điều khiển bằng cử chỉ bằng tay sử dụng Arduino

Để hiểu hoạt động của chiếc xe điều khiển cử chỉ Arduino này, chúng ta hãy chia dự án này thành hai phần. Phần thứ nhất là phần bộ phát (remote) trong đó cảm biến Gia tốc kế MPU6050 liên tục gửi tín hiệu đến bộ thu (Robot) thông qua Arduino và bộ phát nRF.

Phần thứ hai là phần Receiver (Xe robot) trong đó bộ thu nRF nhận dữ liệu đã truyền và gửi đến Arduino, phần này sẽ tiếp tục xử lý chúng và di chuyển robot theo đó.

Cảm biến gia tốc kế MPU6050 đọc tọa độ X Y Z và gửi tọa độ đến Arduino. Đối với dự án này, chúng ta chỉ cần tọa độ X và Y. Sau đó Arduino kiểm tra các giá trị của tọa độ và gửi dữ liệu đến Máy phát nRF. Dữ liệu đã truyền được nhận bởi Bộ thu nRF. Người nhận gửi dữ liệu đến Arduino của phía người nhận. Arduino chuyển dữ liệu đến IC điều khiển động cơ và trình điều khiển động cơ quay các động cơ theo hướng yêu cầu.

Bước 3: Sơ đồ mạch

Robot điều khiển bằng cử chỉ tay này sử dụng phần cứng Arduino được chia thành hai phần

1. Hệ thống điều khiển
2. Người nhận

Bước 4: Mạch phát cho ô tô điều khiển bằng cử chỉ Arduino

Phần máy phát của dự án này bao gồm Máy đo gia tốc và con quay hồi chuyển MPU6050, Máy thu phát nRF24L01 và Arduino Uno. Arduino liên tục lấy dữ liệu từ MPU6050 và gửi dữ liệu này đến Bộ phát nRF. Máy phát RF truyền dữ liệu ra môi trường.

Bước 5: Mạch thu cho ô tô điều khiển bằng cử chỉ Arduino

Phần bộ thu của robot điều khiển bằng cử chỉ này bao gồm Arduino Uno, Bộ thu phát nRF24L01, 2 động cơ DC và mô-đun điều khiển động cơ. Bộ thu NRF24L01 nhận dữ liệu từ bộ phát và gửi đến Arduino. Sau đó, theo các tín hiệu nhận được, Arduino di chuyển các động cơ DC.

Bước 6: Giải thích chương trình

Đối với rô bốt được điều khiển bằng cử chỉ sử dụng Arduino, mã hoàn chỉnh có sẵn tại đây. Dưới đây chúng tôi giải thích từng dòng chương trình.

Chương trình phía máy phát

Trong chương trình này, Arduino đọc dữ liệu từ MPU6050 và gửi nó đến máy phát nRF 24L01.

1. Bắt đầu chương trình bằng cách thêm các tệp thư viện cần thiết. Bạn có thể tải xuống các tệp thư viện từ các liên kết nhất định.

SPI.h

nRF24L01.h

Wire.h

MPU6050.h

2. Sau đó xác định các biến cho dữ liệu Con quay hồi chuyển và Gia tốc kế MPU6050. Ở đây, chỉ dữ liệu Gia tốc kế sẽ được sử dụng.

3. Xác định địa chỉ đường ống vô tuyến cho các chân CN và CSN truyền thông và bộ phát nRF.

4. Bên trong hàm void setup (), bắt đầu màn hình nối tiếp. Và cũng khởi tạo liên lạc dây và vô tuyến. radio.setDataRate được sử dụng để đặt tốc độ truyền dữ liệu.

5. Đọc dữ liệu cảm biến MPU6050. Ở đây chúng tôi chỉ sử dụng dữ liệu gia tốc kế hướng X và Y.

6. Cuối cùng, truyền dữ liệu cảm biến bằng chức năng radio.write.

Chương trình phía người nhận

1. Như thường lệ, khởi động chương trình bằng cách bao gồm các tệp thư viện cần thiết.

2. Xác định địa chỉ đường ống vô tuyến cho các chân CN và CSN truyền thông và bộ phát nRF.

3. Xác định các chân động cơ DC bên trái và bên phải.

4. Bây giờ hãy kiểm tra xem đài có sẵn hay không. Nếu có, thì hãy đọc dữ liệu.

5. Bây giờ so sánh dữ liệu nhận được và điều khiển động cơ theo các điều kiện.

Bước 7: Kiểm tra Robot điều khiển bằng cử chỉ bằng tay bằng Arduino

Khi phần cứng đã sẵn sàng, hãy kết nối Arduinos bên phát và bên thu với máy tính xách tay của bạn và tải mã lên. Sau đó di chuyển gia tốc kế MPU6050 để điều khiển Ô tô rô bốt.

Hoạt động hoàn chỉnh của robot điều khiển bằng cử chỉ có thể được tìm thấy trong video.