Robot 4 bánh điều khiển bằng Wi-Fi: 6 bước

2024 Tác giả: John Day | [email protected]. Sửa đổi lần cuối: 2024-01-30 13:34

Đối với dự án này, chúng tôi sẽ phát triển Robot 4 bánh sử dụng ESP8266 sẽ được điều khiển qua Mạng Wi-Fi. Robot có thể được điều khiển từ trình duyệt internet thông thường, sử dụng giao diện được thiết kế HTML hoặc cũng có thể từ ứng dụng di động Android. Chip ESP8266 là một bộ vi điều khiển mạnh mẽ và giá rẻ, không chỉ dễ sử dụng mà còn đi kèm với kết nối Wi-Fi tích hợp. Đây chỉ là con chip hoàn hảo để điều khiển robot từ xa từ máy tính hoặc thiết bị di động của bạn.

Để kết hợp chip này vào dự án của chúng tôi, chúng tôi có thể sử dụng nhiều bảng phát triển khác nhau dựa trên vi điều khiển này.

1. Adafruit Feather Huzzah - Nó được sản xuất bởi Adafruit và có hướng dẫn và hỗ trợ dễ dàng. Nó có bộ sạc pin li-po trên bo mạch, vì vậy nó sẽ thực sự tiện dụng trong các dự án di động.

2. NodeMCU ESP8266 - Bo mạch là mã nguồn mở và có tài liệu xuất sắc nên sẽ rất dễ dàng để bắt đầu.

3. Sparkfun ESP8266 - Nó giống như Huzzah với việc bổ sung công tắc nguồn và ăng-ten bên ngoài cho phạm vi Wi-Fi dài hơn.

4. Wemos D1 Mini - Đây là bo mạch nhỏ nhất trong số các bo mạch nhưng điều này không ảnh hưởng đến hiệu suất.

Đối với dự án của mình, tôi đang sử dụng Wemos D1 Mini để chế tạo Robot 4 bánh điều khiển bằng Wi-Fi. Nhưng bạn có thể sử dụng bất kỳ bảng phát triển ESP8266 nào và sử dụng cùng một mã Arduino mà không cần bất kỳ thay đổi nào. Tôi đã thiết kế một PCB cho dự án này nhưng bạn có thể sử dụng một bảng pcb chấm để thực hiện mạch hoặc thậm chí thiết kế pcb của riêng bạn.

Và chúng tôi sẽ sử dụng Bộ khung gầm rô bốt 4WD như thể hiện trong hình trên vì nó lý tưởng cho việc tự làm và là bộ phụ kiện ô tô rô bốt tiết kiệm nhất với cấu trúc cơ học đơn giản.

Các tính năng của bộ này: -

1. Đi kèm với bốn động cơ nhựa BO riêng biệt với hộp số rất tốt cho khả năng cơ động.

2. Khung acrylic lớn, chắc chắn cho phép khả năng mở rộng tuyệt vời để bạn tự làm.

3. Bộ khung gầm ô tô thông minh dẫn động bốn bánh. Rất dễ cài đặt, chỉ cần thêm bộ điều khiển vi mô (chẳng hạn như Arduino) và các mô-đun cảm biến để xây dựng một robot hoàn toàn tự động

Bước 1: Danh sách thành phần

Wemos D1 Mini [Số lượng - 1]

IC điều khiển động cơ L293d [Số lượng - 2]

IC mở rộng cổng PCF8574 [Số lượng - 1]

Pin Lithium Ion 12V [Số lượng - 1]

Robot điều khiển bằng Wi-Fi PCB [Số lượng - 1]

Bộ khung gầm ô tô thông minh robot 4WD [Số lượng - 1]

Bước 2: Bộ não của dự án - Ban phát triển ESP8266 (Wemos D1 Mini)

Wemos D1 Mini là một bo mạch phát triển Wi-Fi mini với đèn flash 4MB dựa trên Chip ESP-8266.

• Có 11 chân đầu vào / đầu ra kỹ thuật số, tất cả các chân đều được hỗ trợ ngắt / pwm / I2C / một dây (ngoại trừ D0)
• Có 1 đầu vào tương tự (đầu vào tối đa 3.2V)
• Có kết nối Micro USB để lập trình cũng như nguồn điện.

Bo mạch này dựa trên ESP8266 do đó tương thích với Arduino IDE, do đó nó có thể được lập trình bằng Arduino hoặc cũng có thể được lập trình bằng trình biên dịch Lua. Nó cũng hỗ trợ cả lập trình nối tiếp và OTA.

Chúng tôi sẽ lập trình Wemos D1 Mini bằng Arduino IDE. Để lập trình bo mạch bằng Arduino IDE cần đáp ứng các yêu cầu sau.

Yêu cầu:-

• Trình điều khiển CH340G
• Cài đặt Arduino IDE mới nhất từ trang web Arduino.
• Cáp micro usb để lập trình

Sau khi cài đặt trình điều khiển và phần mềm arduino, bạn cần cài đặt “lõi Arduino cho chip WiFi ESP8266” bên trong Arduino IDE để chúng tôi có thể lập trình chip ESP8266 từ môi trường Arduino. Lõi Arduino ESP8266 này cho phép bạn viết các bản phác thảo bằng cách sử dụng các chức năng và thư viện Arduino quen thuộc và chạy chúng trực tiếp trên ESP8266 mà không cần vi điều khiển bên ngoài.

ESP8266 Arduino core đi kèm với các thư viện để giao tiếp qua WiFi bằng TCP và UDP, thiết lập máy chủ HTTP, mDNS, SSDP và DNS, thực hiện cập nhật OTA, sử dụng hệ thống tệp trong bộ nhớ flash, làm việc với thẻ SD, servos, SPI và thiết bị ngoại vi I2C.

Tải xuống tài liệu sau để có ý tưởng về cách cài đặt lõi arduino Esp8266.

Bước 3: Trình điều khiển động cơ - L293d

Trình điều khiển động cơ là một vi mạch cho động cơ cho phép bạn điều khiển tốc độ làm việc và hướng của hai động cơ đồng thời.

L293d được thiết kế để cung cấp dòng truyền động hai chiều ở điện áp từ 5 V đến 36 V. L293D có thể truyền động đồng thời 2 động cơ DC.

L293D là IC điều khiển động cơ 16 chân. Có 4 chân INPUT, 4 chân OUTPUT và 2 chân ENABLE cho mỗi động cơ.

Các tính năng của L293D:

Khả năng hiện tại đầu ra 600mA trên mỗi kênh

Đồng hồ và điều khiển hướng ngược chiều kim đồng hồ cho các kênh riêng lẻ

Mô tả Pin của L293d:

• Chân 1: Khi Enable1 ở mức CAO, phần Trái của IC sẽ hoạt động, tức là động cơ kết nối với chân 3 và chân 6 sẽ quay.
• Chân 2: Đầu vào 1, khi chân này CAO, dòng điện sẽ chạy qua đầu ra 1.
• Chân 3: Đầu ra 1, chân này được kết nối với một đầu cuối của động cơ.
• Chân 4/5: chân GND
• Chân 6: Đầu ra 2, chân này được kết nối với một đầu cuối của động cơ.
• Chân 7: Đầu vào 2, khi chân này CAO, dòng điện sẽ chạy qua đầu ra 2.
• Chân 8: VCC2, chân này dùng để cấp nguồn cho động cơ kết nối từ 5V đến 36V tối đa tùy thuộc vào động cơ kết nối.
• Chân 9: Khi Kích hoạt 2 ở mức CAO, Phần bên phải của IC sẽ hoạt động, tức là động cơ kết nối với chân 11 và chân 14 sẽ quay.
• Chân 10: Đầu vào 4, khi chân này CAO, dòng điện sẽ chạy qua đầu ra 4.
• Chân 11: Đầu ra 4, chân này được kết nối với một đầu cuối của động cơ.
• Chân 12/13: Chân GND
• Chân 14: Đầu ra 3, chân này được kết nối với một đầu cuối của động cơ.
• Chân 15: Đầu vào 3, khi chân này CAO, dòng điện sẽ chạy qua đầu ra 3.
• Chân 16: VCC1, cấp nguồn logic cho IC, tức là 5V.

Vì vậy, bạn có thể thấy bạn yêu cầu 3 chân kỹ thuật số để điều khiển mỗi động cơ (một chân để điều khiển tốc độ và hai chân để điều khiển hướng). Nếu một L293d điều khiển hai động cơ DC thì chúng ta sẽ yêu cầu hai IC L293d để điều khiển bốn động cơ DC. Chúng tôi sẽ sử dụng Động cơ BO bằng nhựa cho dự án này. Vì vậy, bạn thấy chúng tôi sẽ yêu cầu 12 chân kỹ thuật số để điều khiển tất cả bốn động cơ DC một cách độc lập với cả điều khiển tốc độ và hướng.

Nhưng nếu bạn thấy Wemos D1 mini chỉ có 11 chân I / O Digital và 1 chân Analog. Để giải quyết vấn đề này, chúng tôi sẽ kết nối bốn chân kích hoạt (hai chân kích hoạt của L293d đầu tiên và hai chân kích hoạt của L293d khác) với chân Wemos Digital trực tiếp trong khi tất cả tám chân đầu vào (bốn của L293d đầu tiên và bốn của L293d khác) sử dụng PCF8574 (Một bộ mở rộng cổng I / O) qua I2C.

Bước 4: PCF8574 - Bộ mở rộng cổng I / O

Wemos D1 Mini (tức là ESP8266) bị thiếu các chân đầu vào / đầu ra. Chúng ta có thể tăng các chân đầu vào / đầu ra kỹ thuật số bằng cách sử dụng IC mở rộng I / O như PCF8574, là một mạch mở rộng I / O 8 bit.

Một trong những ưu điểm của việc sử dụng bộ mở rộng I / O PCF8574A là nó sử dụng bus I2C, chỉ yêu cầu hai đường dữ liệu, chúng là đồng hồ (SCK) và dữ liệu (SDA). Do đó, với hai dòng này, bạn có thể điều khiển tới tám chân của cùng một con chip. Bằng cách thay đổi ba chân địa chỉ của mỗi PCF8574, chúng ta có thể kiểm soát tổng thể 64 chân.

Bộ mở rộng đầu vào / đầu ra (I / O) 8 bit này cho bus hai chiều hai dòng (I2C) được thiết kế cho hoạt động VCC từ 2,5V đến 6V. Thiết bị PCF8574 cung cấp khả năng mở rộng I / O từ xa có mục đích chung cho hầu hết các họ vi điều khiển bằng giao diện I2C [đồng hồ nối tiếp (SCL), dữ liệu nối tiếp (SDA)].

Thiết bị có cổng I / O bán hướng 8 bit (P0 – P7), bao gồm các đầu ra được chốt với khả năng truyền động dòng điện cao để điều khiển trực tiếp các đèn LED. Mỗi I / O bán hai chiều có thể được sử dụng làm đầu vào hoặc đầu ra mà không cần sử dụng tín hiệu điều khiển hướng dữ liệu. Khi bật nguồn, I / Os cao.

Xem tệp pdf "PCF8574_With_L293d" bên dưới để biết sơ đồ kết nối của PCF8574 với hai IC L293d

Bước 5: Sơ đồ

Tôi đã sử dụng Kicad để thiết kế PCB.

Tải xuống sơ đồ pdf dưới đây để thiết kế pcb của riêng bạn hoặc triển khai nó trên bảng pcb chấm.

Bước 6: Mã

Kết nối với Điểm truy cập Wi-Fi sau: -

// Thông tin đăng nhập mạng do người dùng định nghĩat char * ssid = "WiFi_Robot";

const char * password = "Automate @ 111";

Sau khi kết nối với điểm truy cập trên, hãy truy cập liên kết bên dưới trong trình duyệt web: -

192.168.4.1

Bạn sẽ nhận được thông báo sau: -

"xin chào từ Robot!"

192.168.4.1/fw

Nó sẽ khiến robot di chuyển về phía trước

192.168.4.1/bk

Nó sẽ làm cho rô bốt di chuyển về phía sau

192.168.4.1/lt

Nó sẽ khiến robot di chuyển sang trái

192.168.4.1/rt

Nó sẽ làm cho robot di chuyển sang phải

192.168.4.1/st

Nó sẽ khiến robot dừng lại

Nếu muốn, bạn cũng có thể điều khiển robot thông qua ứng dụng Android do Robo India sản xuất.

{Tìm kiếm ứng dụng android "WiFi Robot Controller" trên cửa hàng chơi do Robo India thực hiện}

[Lưu ý: Theo bất kỳ cách nào, tôi không được kết nối với Robo India và đây không phải để quảng cáo, đây là dự án cá nhân của tôi!]

Video Hoạt động của Dự án: -