روبوت رباعي العجلات يتم التحكم فيه عبر Wi-Fi: 6 خطوات

2024 مؤلف: John Day | [email protected]. آخر تعديل: 2024-01-30 07:40

بالنسبة لهذا المشروع ، سنقوم بتطوير روبوت رباعي العجلات باستخدام ESP8266 والذي سيتم التحكم فيه عبر شبكة Wi-Fi. يمكن التحكم في الروبوت من مستعرض إنترنت عادي ، باستخدام واجهة مصممة بتنسيق HTML أو أيضًا من تطبيق android للهاتف المحمول. شريحة ESP8266 عبارة عن متحكم دقيق قوي ورخيص ، وهو ليس سهل الاستخدام فحسب ، بل يأتي أيضًا مزودًا باتصال Wi-Fi داخلي. هذه مجرد شريحة مثالية للتحكم في الروبوتات عن بُعد من جهاز الكمبيوتر أو الجهاز المحمول.

لدمج هذه الشريحة في مشروعنا ، يمكننا استخدام مجموعة متنوعة من لوحات التطوير القائمة على هذا المتحكم الدقيق.

1. هزة ريش Adafruit - مصنوعة من Adafruit ولديها تعليمات ودعم متاحين بسهولة. يحتوي على شاحن بطارية li-po على اللوحة نفسها ، لذلك سيكون مفيدًا حقًا في المشاريع المحمولة.

2. NodeMCU ESP8266 - اللوحة مفتوحة المصدر ولديها وثائق ممتازة لذلك سيكون من السهل جدًا البدء.

3. Sparkfun ESP8266 - يشبه Huzzah مع إضافة مفتاح طاقة وهوائي خارجي لنطاق Wi-Fi أطول.

4. Wemos D1 Mini - هو الأصغر بين كل اللوحات ولكن هذا ليس له أي تأثير على الأداء.

بالنسبة لمشروعي ، أستخدم Wemos D1 Mini لصنع روبوت رباعي العجلات يتم التحكم فيه عن طريق Wi-Fi. ولكن يمكنك استخدام أي لوحة تطوير ESP8266 واستخدام نفس كود Arduino دون الحاجة إلى أي تغييرات. لقد صممت ثنائي الفينيل متعدد الكلور لهذا المشروع ولكن يمكنك استخدام لوحة ثنائي الفينيل متعدد الكلور نقطية لتنفيذ الدائرة أو حتى تصميم ثنائي الفينيل متعدد الكلور الخاص بك.

وسنستخدم طقم هيكل رباعي الدفع الرباعي كما هو موضح في الصورة أعلاه لأنه مثالي لـ DIY وهو أكثر مجموعة أدوات سيارة روبوتية اقتصادية بهيكل ميكانيكي بسيط.

مميزات هذه المجموعة: -

1. يأتي مع أربعة محركات منفصلة من البلاستيك BO مع علبة تروس ، إنه جيد للقدرة على المناورة.

2. هيكل أكريليك كبير وقوي يسمح لك بالتوسع في الأعمال اليدوية.

3. طقم هيكل السيارة الذكية ذات الدفع الرباعي. من السهل جدًا تثبيته ، ما عليك سوى إضافة وحدة تحكم دقيقة (مثل Arduino) ووحدات استشعار لبناء روبوت مستقل تمامًا

الخطوة 1: قائمة المكونات

Wemos D1 Mini [الكمية - 1]

L293d Motor Driver IC [الكمية - 2]

PCF8574 Port Expander IC [الكمية - 1]

بطارية ليثيوم أيون 12 فولت [الكمية - 1]

ثنائي الفينيل متعدد الكلور للروبوت المتحكم فيه عبر Wi-Fi [الكمية - 1]

طقم هيكل السيارة الذكية للروبوت 4WD [الكمية - 1]

الخطوة 2: فكرة المشروع - مجلس التنمية ESP8266 (Wemos D1 Mini)

Wemos D1 Mini عبارة عن لوحة تطوير Wi-Fi صغيرة مع فلاش 4 ميجا بايت على أساس ESP-8266 Chip.

• يحتوي على 11 دبوس إدخال / إخراج رقمي ، وجميع المسامير بها مقاطعة / pwm / I2C / سلك واحد مدعوم (باستثناء D0)
• يحتوي على مدخل تناظري واحد (3.2 فولت كحد أقصى)
• يحتوي على وصلة Micro USB للبرمجة بالإضافة إلى مصدر طاقة.

هذه اللوحة كما هي مبنية على ESP8266 وبالتالي فهي متوافقة مع Arduino IDE ، وبالتالي يمكن برمجتها باستخدام Arduino أو يمكن أيضًا برمجتها باستخدام مترجم Lua. كما أنه يدعم كل من البرمجة التسلسلية و OTA.

سنقوم ببرمجة Wemos D1 Mini باستخدام Arduino IDE. لبرمجة اللوحة باستخدام Arduino IDE ، يجب تلبية المتطلبات التالية.

المتطلبات:-

• سائق CH340G
• قم بتثبيت أحدث Arduino IDE من موقع Arduino الإلكتروني.
• كابل مايكرو يو اس بي للبرمجة

بعد تثبيت برنامج التشغيل وبرنامج arduino ، تحتاج إلى تثبيت "Arduino core for ESP8266 WiFi chip" داخل Arduino IDE حتى نتمكن من برمجة شريحة ESP8266 من بيئة Arduino. يتيح لك نواة Arduino ESP8266 كتابة الرسومات باستخدام وظائف ومكتبات Arduino المألوفة ، وتشغيلها مباشرة على ESP8266 ، دون الحاجة إلى متحكم خارجي.

يأتي ESP8266 Arduino core مزودًا بمكتبات للتواصل عبر WiFi باستخدام TCP و UDP ، وإعداد خوادم HTTP و mDNS و SSDP و DNS ، وإجراء تحديثات OTA ، واستخدام نظام الملفات في ذاكرة الفلاش ، والعمل مع بطاقات SD ، وأجهزة السيرفر ، و SPI و I2C الطرفية.

قم بتنزيل المستند التالي للحصول على فكرة حول كيفية تثبيت Esp8266 arduino core.

الخطوة 3: سائق المحرك - L293d

محرك المحرك هو IC للمحركات التي تسمح لك بالتحكم في سرعة العمل واتجاه محركين في وقت واحد.

تم تصميم L293d لتوفير تيارات دفع ثنائية الاتجاه بجهد كهربائي من 5 فولت إلى 36 فولت ، حيث يستطيع L293D تشغيل محركي تيار مستمر في وقت واحد.

L293D هو 16 دبوس محرك IC سائق. يوجد 4 دبابيس INPUT و 4 دبابيس OUTPUT و 2 دبوس ENABLE لكل محرك.

ميزات L293D:

قدرة الإخراج الحالية 600mA لكل قناة

الساعة والتحكم في اتجاه عقارب الساعة للقنوات الفردية

وصف الدبوس لـ L293d:

• الدبوس 1: عندما يكون Enable1 مرتفعًا ، سيعمل الجزء الأيسر من IC ، أي المحرك المتصل بالدبوس 3 والدبوس 6 سوف يدور.
• الدبوس 2: الإدخال 1 ، عندما يكون هذا الدبوس مرتفعًا ، سيتدفق التيار من خلال الإخراج 1.
• دبوس 3: الإخراج 1 ، هذا الدبوس متصل بمحرك واحد.
• دبوس 4/5: دبابيس GND
• دبوس 6: الإخراج 2 ، هذا الدبوس متصل بمحرك واحد.
• دبوس 7: الإدخال 2 ، عندما يكون هذا الدبوس مرتفعًا ، سيتدفق التيار من خلال الإخراج 2.
• دبوس 8: VCC2 ، يستخدم هذا الدبوس لإمداد الطاقة للمحركات المتصلة من 5 فولت إلى 36 فولت كحد أقصى يعتمد على المحرك المتصل.
• الدبوس 9: عندما يكون التمكين 2 مرتفعًا ، سيعمل الجزء الأيمن من IC ، أي المحرك المتصل بالدبوس 11 والدبوس 14 سوف يدور.
• دبوس 10: الإدخال 4 ، عندما يكون هذا الدبوس مرتفعًا ، سيتدفق التيار من خلال الإخراج 4.
• دبوس 11: الإخراج 4 ، هذا الدبوس متصل بطرف واحد للمحرك.
• دبوس 12/13: دبابيس GND
• دبوس 14: الإخراج 3 ، هذا الدبوس متصل بطرف واحد للمحرك.
• دبوس 15: الإدخال 3 ، عندما يكون هذا الدبوس مرتفعًا ، سيتدفق التيار من خلال الإخراج 3.
• دبوس 16: VCC1 ، للحصول على طاقة إمداد منطقي إلى IC ، أي 5 فولت.

وبالتالي ، يمكنك أن ترى أنك تحتاج إلى 3 دبابيس رقمية للتحكم في كل محرك (دبوس واحد للتحكم في السرعة ودبوسان للتحكم في الاتجاه). إذا كان L293d يتحكم في اثنين من محركات التيار المستمر ، فسنطلب اثنين من L293d IC للتحكم في أربعة محركات DC. سنستخدم البلاستيك BO Motors لهذا المشروع. وبالتالي ، كما ترى ، سنحتاج إلى 12 دبوسًا رقميًا للتحكم في جميع محركات التيار المستمر الأربعة بشكل مستقل مع التحكم في السرعة والاتجاه.

ولكن إذا رأيت أن Wemos D1 mini يحتوي فقط على 11 منفذ إدخال / إخراج رقمي و 1 دبوس تناظري. لحل هذه المشكلة ، سنقوم بتوصيل دبابيس التمكين الأربعة (اثنان من دبابيس التمكين من أول L293d واثنان من دبابيس التمكين الأخرى من L293d) إلى دبابيس Wemos Digital مباشرة بينما جميع دبابيس الإدخال الثمانية (أربعة من أول L293d وأربعة من L293d الأخرى) باستخدام PCF8574 (موسع منفذ الإدخال / الإخراج) عبر I2C.

الخطوة 4: PCF8574 - أداة توسيع منفذ الإدخال / الإخراج

يعاني Wemos D1 Mini (أي ESP8266) من نقص في دبابيس الإدخال / الإخراج. يمكننا زيادة دبابيس الإدخال / الإخراج الرقمية باستخدام I / O Exper IC مثل PCF8574 ، وهو عبارة عن موسع إدخال / إخراج 8 بت.

من مزايا استخدام موسع PCF8574A I / O أنه يستخدم ناقل I2C ، والذي يتطلب فقط خطي بيانات ، وهما الساعة (SCK) والبيانات (SDA). لذلك ، باستخدام هذين الخطين ، يمكنك التحكم في ما يصل إلى ثمانية دبابيس من نفس الشريحة. من خلال تغيير دبابيس العناوين الثلاثة لكل PCF8574 ، يمكننا التحكم في 64 دبوسًا بشكل عام.

تم تصميم موسع الإدخال / الإخراج (I / O) ذو 8 بت للحافلة ثنائية الاتجاه ذات الخطين (I2C) لتشغيل 2.5 فولت إلى 6 فولت VCC. يوفر جهاز PCF8574 توسيعًا للأغراض العامة للإدخال / الإخراج عن بُعد لمعظم عائلات وحدات التحكم الدقيقة عن طريق واجهة I2C [الساعة التسلسلية (SCL) ، البيانات التسلسلية (SDA)].

يتميز الجهاز بمنفذ إدخال / إخراج شبه ثنائي الاتجاه 8 بت (P0 – P7) ، بما في ذلك مخرجات مقفلة مع قدرة محرك عالية التيار لقيادة مصابيح LED مباشرة. يمكن استخدام كل إدخال / إخراج شبه ثنائي الاتجاه كمدخل أو إخراج دون استخدام إشارة التحكم في اتجاه البيانات. عند التشغيل ، تكون I / Os عالية.

انظر أدناه ملف pdf "PCF8574_With_L293d" للحصول على مخطط اتصال PCF8574 مع جهازي L293d IC

الخطوة 5: المخططات

لقد استخدمت Kicad لتصميم ثنائي الفينيل متعدد الكلور.

قم بتنزيل ملف pdf التخطيطي أدناه لتصميم ثنائي الفينيل متعدد الكلور الخاص بك أو تنفيذه على لوحة dot pcb.

الخطوة 6: الكود

قم بالاتصال بنقطة وصول Wi-Fi التالية: -

// بيانات اعتماد الشبكة المعرّفة من قِبل المستخدمsconst char * ssid = "WiFi_Robot" ؛

const char * password = "Automate @ 111" ؛

بعد الاتصال بنقطة الوصول أعلاه ، انتقل إلى الرابط أدناه في متصفح الويب: -

192.168.4.1

ستصلك الرسالة التالية: -

"مرحبًا من الروبوت!"

192.168.4.1/fw

سوف يتسبب ذلك في تحرك الروبوت للأمام

192.168.4.1/bk

سوف يتسبب ذلك في تحرك الروبوت للخلف

192.168.4.1/lt

سوف يتسبب ذلك في تحرك الروبوت إلى اليسار

192.168.4.1/rt

سوف يتسبب ذلك في تحرك الروبوت بشكل صحيح

192.168.4.1/st

سوف يتسبب في توقف الروبوت

إذا كنت ترغب في ذلك ، يمكنك أيضًا التحكم في الروبوت عبر تطبيق Android الذي صممته Robo India.

{ابحث عن تطبيق android "WiFi Robot Controller" على متجر playstore الذي أنشأته Robo India}

[ملاحظة: أنا لست مرتبطًا بشركة Robo India بأي شكل من الأشكال وليس هذا للإعلان ، فهذا مشروعي الشخصي!]

فيديو عمل المشروع: -