Arduino Bluetooth Robot Car: 18 bước (có hình ảnh)

2024 Tác giả: John Day | [email protected]. Sửa đổi lần cuối: 2024-01-30 13:32

Chế tạo Xe Robot Arduino đầu tiên của bạn!

Hướng dẫn trực quan từng bước đầy đủ và toàn diện nhất để xây dựng Ô tô Robot Arduino Bluetooth đầu tiên của bạn. Thưởng thức!

Bước 1: Tổng quan về dự án

Khung gầm ô tô rô-bốt chứa khung dưới cùng, trên đó gắn các động cơ dẫn động lốp / bánh xe. Các động cơ được kết nối với Tấm chắn ổ đĩa động cơ được kết nối (kiểu cõng) với bảng Arduino UNO. Một mô-đun bộ thu Bluetooth cũng được kết nối với bảng Arduino. Arduino được lập trình để nhận tín hiệu Bluetooth từ ứng dụng Android và bật / tắt động cơ, do đó xoay bánh xe và di chuyển xe.

Bước 2: Phương pháp luận: Nhận, Chuẩn bị, Lắp ráp

• Nhận thành phần: Tập hợp tất cả các thành phần trả trước để hoàn thành dự án.
• Chuẩn bị Mô-đun: Gắn các đầu nối vào tất cả các mô-đun được liên kết với nhau.
• Dự án Lắp ráp: Trình tự lắp ráp để đảm bảo các kết nối trơn tru và dễ dàng.

Bước 3: Các thành phần

• Bo mạch Arduino Uno R3: Dự án sử dụng Freenove UNO R3, nhưng bất kỳ bo mạch nào tương thích với Arduino sẽ làm được. Arduino chứa mã dự án, đọc (đầu vào) tín hiệu Bluetooth từ mô-đun Bluetooth và ghi (đầu ra) tín hiệu vào lá chắn động cơ.
• L293D Motor Drive Shield: Dự án sử dụng Gikfun Motor Drive Shield Expansion Board L293D cho Arduino UNO. Tấm chắn động cơ đọc (đầu vào) tín hiệu từ bảng Arduino và điều khiển (đầu ra) các servo quay các bánh xe.
• HC-05 Bluetooth Wireless: Dự án sử dụng Mô-đun truyền qua Bluetooth nối tiếp DSD-Tech HC-05. Mô-đun Bluetooth nhận (đầu vào) tín hiệu Bluetooth từ ứng dụng Android và gửi tín hiệu (đầu ra) đến bảng Arduino.
• Robot Car Kit: Bộ này bao gồm khung, động cơ, lốp / bánh xe, dây điện, ốc vít, đai ốc, v.v. Một bộ cơ bản bao gồm khung xe (có thể 2), 4 động cơ, 4 bánh xe, đai ốc, bu lông, ốc vít và 2 dây mỗi động cơ.
• Pin: Hai pin: 9V cho bảng Arduino và một cục 4 AA cho Motor Shield. Pin 9V điều khiển Arduino và một khối 4 pin AA điều khiển tấm chắn động cơ.
• Ứng dụng Android: Ứng dụng Android Bluetooth RC Controller để gửi tín hiệu Bluetooth đến ô tô rô bốt. Ứng dụng điều khiển các chuyển động của ô tô robot (đi tới, đi lùi, rẽ trái, rẽ phải).

Bước 4: Chuẩn bị: Tổng quan

Xe robot thường được bán (eBay, Amazon, Banggood, v.v.) dưới dạng bộ cơ bản (khung, động cơ, bánh xe, đai ốc, bu lông, dây nhưng KHÔNG có bảng) hoặc một bộ hoàn chỉnh (với Arduino, Motor Shield, Bluetooth, Pin, Hướng dẫn lắp ráp và, tùy chọn, các cảm biến khác). Việc lắp ráp cũng vậy, miễn là bạn có đầy đủ các thành phần.

Bước 5: Dây động cơ

Mỗi động cơ cần được kết nối với 2 dây: Nối đất và Điện áp. Để nhất quán, hãy kết nối (bằng hàn hoặc móc) dây Điện áp dương (màu đỏ) với đầu nối động cơ trên cùng và dây nối đất âm (đen, xanh lam hoặc bất kỳ màu nào khác) với đầu nối động cơ dưới cùng.

Thực hiện điều này TRƯỚC khi lắp ráp, từng động cơ riêng lẻ. Nếu sau khi lắp ráp, việc hàn kết nối dây phía dưới có thể hơi phức tạp (nhưng có thể làm được!). Bạn cũng nên hàn dây theo chiều dọc (hướng lên trên, không phải sang ngang) do đó cung cấp nhiều chiều dài dây hơn, giúp dễ dàng kết nối đầu kia với Tấm chắn động cơ hơn.

Bước 6: Dây Bluetooth

Mô-đun Bluetooth HC-05 cần 4 dây:

RX & TX: Female (từ mặt HC-05) đến Male (chân cắm đầu cắm Motor Shield TX & RX).

VCC & GND: Female (từ phía HC-05) đến Female (Motor Shield Servos + & - chân).

Bước 7: Dây bảo vệ động cơ

Motor Shield sẽ nằm trên đầu bảng Arduino (cõng), vì vậy các GPIO (chân) của nó sẽ tương ứng với bảng Arduino bên dưới nó. Chúng tôi không thể hoặc không muốn hàn các chân bảng Arduino trực tiếp.

Vì vậy, chúng ta cần hàn Header 2 chân với GPIO 0 & 1 trên Motor Shield (do đó kết nối tương ứng với các chân Arduino RX & TX bên dưới). Sau đó, chúng sẽ kết nối với các chân Bluetooth TX & RX HC-05 (theo thứ tự ngược lại: Bluetooth RX với Arduino TX và Bluetooth TX với Arduino RX).

Bước 8: Mã logic Arduino

Arduino cần đọc tín hiệu đầu vào (Bluetooth) và viết lệnh đầu ra cho động cơ để di chuyển các bánh xe. Mã có thể được sao chép và dán từ hộp bên dưới vào Arduino IDE trên máy Mac / PC của bạn, sau đó tải lên bảng Arduino.

Mã cần thư viện AFMotor (AF = Ada Fruit). Đây là một thư viện tiêu chuẩn và có thể được cài đặt trực tiếp từ Arduino IDE (không cần liên kết bên ngoài). Điều hướng Sketch> Bao gồm Thư viện> Quản lý Thư viện, sau đó tìm kiếm từ Adafruit Motor Shield. Cài đặt Phiên bản 1.0.1 (không phải 2.0) cho dự án này. Sau đó sao chép / dán mã bên dưới vào tệp dự án IDE mới, Xác minh rồi Tải lên. Sau khi tải lên thành công, hãy ngắt kết nối bảng Arduino (vì nó sẽ giữ lại mã trong bộ nhớ của nó). Arduino hiện đã sẵn sàng như một thiết bị độc lập.

Bước 9: Ứng dụng Android Arduino Bluetooth RC Car

Trên điện thoại Android, điều hướng đến Cửa hàng Google Play và tải xuống ứng dụng Arduino Bluetooth RC Car. Ứng dụng này sau đó sẽ ghép nối với mô-đun Bluetooth HC-05 sau khi được kết nối với Arduino / Motor Shield. Ứng dụng này sẽ cho phép bạn điều khiển các chuyển động của xe.

Bước 10: Pin

Bạn sẽ cần 2 đơn vị pin:

Pin 9V có gắn pin sẽ cấp nguồn cho bảng Arduino.

Giá đỡ pin 4xAA (hoặc bất cứ thứ gì Bộ dụng cụ dành cho xe ô tô của bạn cần) để cung cấp năng lượng cho Tấm chắn động cơ. Các dây có thể cần được uốn để đảm bảo chúng nằm gọn bên trong chốt Motor Shield.

Bước 11: Lắp ráp: Tổng quan

Trình tự lắp ráp rất quan trọng để đảm bảo tiến độ suôn sẻ để kết thúc dự án thành công. Vì thế, 1. Bắt đầu với khung (động cơ, bánh xe)

2. Liên kết Motor Shield với bảng Arduino.

3. Liên kết Động cơ với Tấm chắn Động cơ

4. Liên kết mô-đun Bluetooth HC-05 với Tấm chắn động cơ

Bước 12: Bộ xe rô bốt

Bộ này rất có thể sẽ có hướng dẫn lắp ráp, nhưng chúng thường tuân thủ các bước sau:

1. Quyết định Mặt trước và Mặt sau của xe (trong ảnh, Mặt trước hướng lên phía trước từ góc nhìn của người xem).

2. Đánh dấu Động cơ là Phía trước bên trái, Phía sau bên trái và Phía trước bên phải, Phía sau bên phải. Điều này là để tạo điều kiện thuận lợi cho các kết nối với các mặt Trái và Phải của Tấm chắn Động cơ.

3. Lắp ráp lần lượt từng động cơ, lưu ý vị trí như trong ảnh (động cơ trước quay về phía sau, động cơ sau quay về phía trước). Đối với mỗi động cơ:

3.1 Đặt động cơ trên khung

3.2 Đảm bảo an toàn bằng các giá đỡ ở mỗi bên

3.3 Thêm vít và đai ốc và gắn chặt để cố định động cơ tại chỗ

3.4 Thêm bộ mã hóa tốc độ (vòng tròn đen / xám)

3.5 Gắn bánh xe vào phía ngoài của động cơ

Bước 13: Arduino & Motor Shield

Motor Shield sẽ cõng bảng Arduino. Đặt Tấm chắn mô-tơ lên trên Arduino để đảm bảo sự căn chỉnh thích hợp của các chân: Tấm chắn mô-tơ 0 RX và 1 chân TX trên đầu các chân Arduino 0 RX và 1 TX.

Đẩy nhẹ nhàng xuống dưới cho đến khi 2 bảng được căn chỉnh và kết nối chắc chắn. Khi hoàn tất, Motor Shield LEFT sẽ nằm trên đầu vào pin 9V của Arduino.

Cố định một hộp trống nhỏ ở giữa khung và đặt combo Arduino / Motor Shield lên trên (hơi cao hơn các động cơ).

Đảm bảo Bluetooth RX / TX hướng về phía trước ô tô và đầu vào pin Arduino 9V ở bên trái ô tô. Các chân của Motor Shield M1 & M2 hiện nằm ở Bên trái của ô tô và các chân của M3 & M4 hiện nằm ở Bên phải của ô tô.

Bước 14: Đấu dây Motor Shield

Motor Shield có 4 đầu nối động cơ: M1, M2 ở phía bên trái và M3, M4 ở phía bên phải. Động cơ có dây -ve màu vàng và dây + ve màu đỏ (xem ảnh). Chân đầu tiên của mỗi M là chân hướng ra ngoài (ví dụ: M1 / M4 chân thứ nhất hướng ra phía trước, M2 / M3 chân thứ nhất hướng ra sau).

M1 kết nối động cơ Mặt trước bên trái: chân đầu tiên, chân thứ 2 + ve

M2 kết nối động cơ Quay lại bên trái: chân đầu tiên, chân thứ 2 + ve

M3 kết nối động cơ Mặt sau bên phải: chân đầu tiên, chân thứ 2 + ve

M4 kết nối động cơ phía trước bên phải: chân đầu tiên, chân thứ 2 + ve

Các kết nối Mx chính xác là rất quan trọng để đảm bảo rằng các bánh xe quay theo hướng chính xác với nhau. Ví dụ, khi ô tô đang chuyển động về phía trước, tất cả các bánh xe phải quay ngược chiều kim đồng hồ, và ngược lại là đúng cho chuyển động lùi.

Bước 15: Kết nối Bluetooth HC-05

Mô-đun Bluetooth HC-05 cần 4 dây: RX & TX kết nối với Arduino / Motor Shield TX & RX, GND & VCC đến các chân Motor Shield Servos - & +. Ở Mặt trước Bên trái của Tấm chắn Động cơ có 2 cụm 3 chân mỗi cụm; đó là cụm thứ 2 (gần cổng USB hơn) cần được kết nối, chân ngoài cùng bên trái là -ve và ngoài cùng bên phải là + ve).

Bluetooth RX (đen) -> Motor Shield 2-Pin Header 1 (TX)

Bluetooth TX (đỏ) -> Motor Shield 2-Pin Header 0 (RX)

Bluetooth GND (nâu) -> - Servos (chân ngoài cùng bên trái)

Bluetooth VCC (đỏ) -> + Servos (chân ngoài cùng bên phải)

Bước 16: Đấu dây pin

Cố định (sử dụng Blu Tack, băng dính hai mặt hoặc keo dán) pin 9V vào Mặt trước của xe. Kết nối bộ chụp pin với ổ cắm đầu vào pin Arduino 9V (ở bên trái của ô tô). Đèn xanh Motor Shield sẽ bật sáng. Đèn mô-đun Bluetooth (thường là màu đỏ) sẽ bắt đầu nhấp nháy (cho biết đã sẵn sàng ghép nối).

Cố định bộ 4 pin AA vào phía sau xe. Kết nối gói dây âm (đen) và dây dương (đỏ) vào chân pin Motor Shield (2 chân xanh hướng về phía sau xe). Chân phải được đánh dấu GND kết nối với dây đen, chân trái còn lại với dây đỏ.

Bước 17: Kiểm tra & Lái xe

Xe đã sẵn sàng! Nhưng để làm cho nó thực sự di chuyển, chúng ta cần ghép nối mô-đun Bluetooth của nó với ứng dụng Android. Đảm bảo đèn mô-đun Bluetooth đang nhấp nháy bật / tắt cho biết nó có thể tìm kiếm được và sẵn sàng ghép nối.

1. Điều hướng đến Cài đặt điện thoại Android của bạn> Bluetooth và tìm kiếm mô-đun Bluetooth trên ô tô. Trong dự án của chúng tôi, mô-đun là DSD TECH HC-05, mật khẩu / pin thường là 1234 (nếu không có thì là 0000). Ghép nối điện thoại Android với HC-05.

2. Khởi chạy ứng dụng Bluetooth RC Car, điều hướng đến Cài đặt (menu biểu tượng bánh răng cưa), sau đó từ Menu Tùy chọn, chọn 'Kết nối với Xe'. Nếu tất cả đều ổn, kết nối đã được thực hiện (dừng nhấp nháy Bluetooth) và vòng tròn lớn màu đỏ trên cùng bên trái của màn hình ứng dụng sẽ chuyển sang màu xanh lục.

3. Đặt khung xe ô tô lên trên một chiếc hộp dài mỏng trên bàn làm việc của bạn, để chiếc hộp nằm ở giữa khung xe và các bánh xe có thể quay tự do xung quanh nó. Kiểm tra kết nối bằng cách chạm vào từng nút Tiến, lùi, phải và trái trên màn hình ứng dụng. Xem video để biết hình ảnh.

4. Nếu tất cả các bánh xe đều quay chính xác (ví dụ ngược chiều kim đồng hồ để tiến về phía trước) thì hãy đặt xe trên bề mặt nhẵn (đá cẩm thạch, nhựa vinyl, gỗ, KHÔNG trải thảm) và lái xe đi vòng quanh. Thưởng thức!

Bước 18: Cách thức hoạt động

Ứng dụng Bộ điều khiển Bluetooth RC gửi các lệnh sau (dưới dạng ký tự) tới mô-đun bluetooth ô tô HC-05:

'F' để tiếp tục

'B' để đi lùi

'L' để rẽ trái

'R' để rẽ phải

'S' để dừng xe

Tham khảo Cài đặt ứng dụng để biết thêm các lệnh mà bạn có thể thêm vào mã Arduino.

Logic bảng Arduino đọc đầu vào Bluetooth HC-05 (liên tục trong hàm loop ()), sử dụng kết nối RX / TX và hướng dẫn Motor Shield di chuyển động cơ / bánh xe để thực hiện lệnh. Ví dụ, để rẽ trái Arduino di chuyển động cơ M1 và M2 về phía trước và động cơ M3 và M4 lùi lại.