ربات 4 چرخ با کنترل Wi-Fi: 6 مرحله

2024 نویسنده: John Day | [email protected]. آخرین اصلاح شده: 2024-01-30 08:57

برای این پروژه ، ما در حال توسعه یک ربات 4 چرخ با استفاده از ESP8266 هستیم که از طریق شبکه Wi-Fi کنترل می شود. ربات را می توان از طریق یک مرورگر اینترنتی معمولی ، با استفاده از رابط طراحی شده توسط HTML یا همچنین از یک برنامه تلفن همراه Android کنترل کرد. تراشه ESP8266 یک میکروکنترلر قدرتمند و ارزان قیمت است که استفاده از آن نه تنها آسان نیست بلکه دارای اتصال Wi-Fi داخلی نیز می باشد. این فقط یک تراشه عالی برای کنترل ربات ها از راه دور از رایانه یا دستگاه تلفن همراه شما است.

برای گنجاندن این تراشه در پروژه ما می توانیم از انواع تابلوهای توسعه بر اساس این میکروکنترلر استفاده کنیم.

1. Adafruit Feather Huzzah - توسط Adafruit ساخته شده است و دستورالعمل ها و پشتیبانی به راحتی در دسترس است. روی خود برد دارای شارژر باتری li-po است ، بنابراین در پروژه های قابل حمل بسیار مفید خواهد بود.

2. NodeMCU ESP8266 - هیئت مدیره منبع باز است و دارای اسناد عالی است بنابراین شروع کار بسیار آسان خواهد بود.

3. Sparkfun ESP8266 - مانند Huzzah با اضافه کردن یک کلید قدرت و یک آنتن خارجی برای برد Wi -Fi طولانی تر است.

4. Wemos D1 Mini - این کوچکترین تخته است اما هیچ تاثیری بر عملکرد ندارد.

برای پروژه خود ، من از Wemos D1 Mini برای ساخت یک ربات 4 چرخ با کنترل Wi-Fi استفاده می کنم. اما می توانید از هر تابلوی توسعه ESP8266 استفاده کنید و از همان کد آردوینو بدون نیاز به هیچ تغییری استفاده کنید. من یک PCB برای این پروژه طراحی کرده ام ، اما شما می توانید از یک برد pcb نقطه برای پیاده سازی مدار یا حتی طراحی pcb خود استفاده کنید.

و ما از کیت شاسی Robotic 4WD همانطور که در تصویر بالا نشان داده شده است استفاده خواهیم کرد زیرا برای DIY ایده آل است و مقرون به صرفه ترین کیت ماشین ربات با ساختار مکانیکی ساده است.

ویژگی های این کیت:-

1. همراه با چهار موتور پلاستیکی BO جداگانه با گیربکس برای مانور خوب است.

2. شاسی اکریلیک بزرگ و محکم به شما امکان می دهد تا DIY را بسازید.

3. کیت شاسی اتومبیل هوشمند چهار چرخ محرک. نصب بسیار آسان است ، فقط یک میکروکنترلر (مانند آردوینو) و ماژول های حسگر را برای ایجاد یک ربات کاملاً مستقل اضافه کنید

مرحله 1: فهرست اجزاء

Wemos D1 Mini [تعداد - 1]

IC درایور موتور L293d [تعداد - 2]

IC گسترش دهنده پورت PCF8574 [تعداد - 1]

باتری لیتیوم یون 12 ولت [تعداد - 1]

PCB ربات کنترل شده Wi-Fi [تعداد-1]

کیت شاسی اتومبیل 4WD Robot Smart [تعداد - 1]

مرحله 2: مغز پروژه - هیئت توسعه ESP8266 (Wemos D1 Mini)

Wemos D1 Mini یک مینی برد توسعه Wi-Fi با فلش 4 مگابایتی بر اساس تراشه ESP-8266 است.

• دارای 11 پین ورودی/خروجی دیجیتال ، همه پین ها دارای وقفه/pwm/I2C/تک سیم پشتیبانی می شوند (به جز D0)
• دارای 1 ورودی آنالوگ (حداکثر ورودی 3.2V)
• دارای اتصال Micro USB برای برنامه نویسی و همچنین منبع تغذیه.

این برد بر اساس ESP8266 است ، بنابراین با Arduino IDE سازگار است ، بنابراین می توان آن را با استفاده از Arduino برنامه ریزی کرد یا می تواند با استفاده از کامپایلر Lua برنامه ریزی شود. همچنین از برنامه نویسی سریال و OTA پشتیبانی می کند.

ما در حال برنامه نویسی Wemos D1 Mini با استفاده از Arduino IDE هستیم. برای برنامه ریزی برد با استفاده از Arduino IDE شرایط زیر باید برآورده شود.

مورد نیاز:-

• درایور CH340G
• جدیدترین Arduino IDE را از وب سایت Arduino نصب کنید.
• کابل micro usb برای برنامه نویسی

پس از نصب درایور و نرم افزار arduino باید "Arduino core for ESP8266 WiFi chip" را در داخل Arduino IDE نصب کنید تا بتوانیم تراشه ESP8266 را از محیط Arduino برنامه ریزی کنیم. این هسته ESP8266 Arduino به شما امکان می دهد با استفاده از توابع و کتابخانه های آردوینو طرح هایی بنویسید و آنها را مستقیماً در ESP8266 اجرا کنید ، بدون نیاز به میکروکنترلر خارجی.

هسته ESP8266 Arduino دارای کتابخانه هایی است که از طریق WiFi با استفاده از TCP و UDP ، سرورهای HTTP ، mDNS ، SSDP و DNS را راه اندازی می کند ، به روز رسانی OTA را انجام می دهد ، از یک سیستم فایل در حافظه فلش استفاده می کند ، با کارت های SD ، سرویس ، SPI و لوازم جانبی I2C کار می کند. به

سند زیر را بارگیری کنید تا در مورد نحوه نصب هسته آردوینو Esp8266 اطلاعاتی کسب کنید.

مرحله 3: درایور موتور - L293d

درایور موتور یک IC برای موتورها است که به شما امکان می دهد سرعت و جهت کار دو موتور را به طور همزمان کنترل کنید.

L293d به گونه ای طراحی شده است که جریانهای دو طرفه را در ولتاژهای 5 ولت تا 36 ولت ایجاد کند. L293D می تواند همزمان 2 موتور DC را هدایت کند.

L293D یک آی سی درایور موتور 16 پین است. برای هر موتور 4 پین ورودی ، 4 پین OUTPUT و 2 پین ENABLE وجود دارد.

ویژگی های L293D:

قابلیت خروجی 600mA در هر کانال

ساعت و کنترل جهت عقربه های ساعت برای کانال های جداگانه

پین توضیحات L293d:

• پین 1: وقتی Enable1 بالا باشد ، قسمت چپ IC کار می کند ، یعنی موتور متصل به پین 3 و پین 6 می چرخد.
• پین 2: ورودی 1 ، وقتی این پین HIGH باشد ، جریان در خروجی 1 جریان می یابد.
• پین 3: خروجی 1 ، این پین با یک ترمینال موتور متصل است.
• پین 4/5: پین های GND
• پین 6: خروجی 2 ، این پین با یک ترمینال موتور متصل است.
• پین 7: ورودی 2 ، وقتی این پین HIGH باشد ، جریان در خروجی 2 جریان می یابد.
• پین 8: VCC2 ، این پین برای تغذیه موتورهای متصل از حداکثر 5 ولت تا 36 ولت بستگی به موتور متصل دارد.
• پین 9: وقتی Enable 2 بالا باشد ، قسمت راست IC کار می کند ، یعنی موتور متصل به پین 11 و پین 14 می چرخد.
• پین 10: ورودی 4 ، وقتی این پین HIGH باشد ، جریان در خروجی 4 جریان می یابد.
• پین 11: خروجی 4 ، این پین با یک ترمینال موتور متصل است.
• پین 12/13: پین های GND
• پین 14: خروجی 3 ، این پین با یک ترمینال موتور متصل است.
• پین 15: ورودی 3 ، وقتی این پین HIGH باشد ، جریان در خروجی 3 جریان می یابد.
• پین 16: VCC1 ، برای تغذیه منطقی IC یعنی 5 ولت.

بنابراین ، می توانید مشاهده کنید که برای کنترل هر موتور به 3 پین دیجیتال نیاز دارید (یک پین برای کنترل سرعت و دو پین برای کنترل جهت). اگر یک L293d دو موتور DC را کنترل می کند ، برای کنترل چهار موتور DC به دو IC L293d نیاز داریم. ما قصد داریم از BO Motors پلاستیکی برای این پروژه استفاده کنیم. بنابراین ، می بینید که ما برای کنترل هر چهار موتور DC به طور مستقل با هر دو سرعت و جهت جهت ، به 12 پین دیجیتالی نیاز داریم.

اما اگر می بینید Wemos D1 mini فقط 11 پین ورودی/خروجی دیجیتال و 1 پین آنالوگ دارد. برای حل این مشکل ، ما چهار پین فعال (دو پین فعال کننده اولین L293d و دو پین فعال کننده L293d دیگر) را مستقیماً به پین های Wemos Digital وصل می کنیم ، در حالی که هر هشت پین ورودی (چهار پایه L293d اول و چهار عدد دیگر از L293d) با استفاده از PCF8574 (گسترش دهنده پورت ورودی/خروجی) از طریق I2C.

مرحله 4: PCF8574 - یک ورودی ورودی ورودی/خروجی

Wemos D1 Mini (یعنی ESP8266) دارای کمبود پین ورودی/خروجی است. ما می توانیم پین های ورودی/خروجی دیجیتال را با استفاده از IC Extender I/O مانند PCF8574 ، که یک گسترش دهنده ورودی/خروجی 8 بیتی است ، افزایش دهیم.

یکی از مزایای استفاده از PCF8574A I/O expander این است که از گذرگاه I2C استفاده می کند ، که فقط به دو خط داده نیاز دارد ، ساعت (SCK) و داده (SDA). بنابراین ، با این دو خط ، می توانید حداکثر هشت پین از یک تراشه را کنترل کنید. با تغییر سه پین آدرس هر PCF8574 می توانیم 64 پین را به طور کلی کنترل کنیم.

این توسعه دهنده ورودی/خروجی 8 بیتی (I/O) برای گذرگاه دو خطی (I2C) برای عملکرد VCC 2.5V تا 6V طراحی شده است. دستگاه PCF8574 با استفاده از رابط I2C [ساعت سریال (SCL) ، داده های سریال (SDA)] ، برای بیشتر خانواده های میکروکنترلر ، توسعه ورودی/خروجی از راه دور عمومی را برای اکثر خانواده های میکروکنترلر فراهم می کند.

این دستگاه دارای یک پورت ورودی/خروجی شبه دو طرفه 8 بیتی (P0-P7) است که شامل خروجی های قفل شده با قابلیت درایو جریان بالا برای هدایت مستقیم LED ها است. هر ورودی/خروجی شبه دو طرفه می تواند به عنوان ورودی یا خروجی بدون استفاده از سیگنال کنترل جهت داده مورد استفاده قرار گیرد. هنگام روشن شدن ، ورودی/خروجی بالا است.

فایل پی دی اف "PCF8574_With_L293d" را برای نمودار اتصال PCF8574 با دو IC L293d مشاهده کنید

مرحله 5: شماتیک

من از Kicad برای طراحی PCB استفاده کرده ام.

pdf شماتیک زیر را بارگیری کنید تا pcb خود را طراحی کنید یا آن را بر روی صفحه pcb نقطه اجرا کنید.

مرحله 6: کد

به نقطه دسترسی Wi-Fi زیر متصل شوید:-

// اعتبارنامه شبکه تعریف شده توسط کاربر char* ssid = "WiFi_Robot"؛

const char* رمز عبور = "خودکار@111" ؛

پس از اتصال به نقطه دسترسی بالا ، در مرورگر وب به پیوند زیر بروید:-

192.168.4.1

پیام زیر را دریافت خواهید کرد:-

"سلام از روبات!"

192.168.4.1/fw

این باعث می شود ربات به جلو حرکت کند

192.168.4.1/bk

باعث حرکت روبات به عقب می شود

192.168.4.1/lt

باعث حرکت روبات به چپ می شود

192.168.4.1/rt

باعث حرکت روبات به سمت راست می شود

192.168.4.1/st

باعث توقف ربات می شود

در صورت تمایل می توانید ربات را از طریق برنامه Android ساخته شده توسط Robo India کنترل کنید.

{جستجوی برنامه اندروید "WiFi Robot Controller" در فروشگاه بازی ساخته شده توسط Robo India}

[توجه: من به هیچ وجه با Robo India ارتباط ندارم و این برای تبلیغات نیست ، این پروژه شخصی من است!]

فیلم کار پروژه:-