Carro robô com Bluetooth, câmera e MIT App Inventor2: 12 etapas (com imagens)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Última modificação: 2024-01-30 11:37

Você sempre quis construir seu próprio carro-robô? Bem, esta é sua chance!!

Neste Instructable, irei ensiná-lo a fazer um Robot Car controlado via Bluetooth e MIT App Inventor2. Esteja ciente de que sou um novato e que este é meu primeiro instutável, portanto, seja gentil em seus comentários.

Existem muitos instructables por aí, mas neste eu tentei combinar muitos recursos como: streaming de câmera, prevenção de obstáculos, sensor de alcance ultrassônico, scanner Larson (com charlieplexing) e monitoramento de bateria para um aplicativo Android !!

Então, vamos começar e conhecer Frankie (ele usa ideias de muitos lugares … portanto, Robo Frankenstein)

Etapa 1: Peças e Software

Aqui, na minha cidade natal, é difícil conseguir todas as peças, portanto, consegui a maioria em www.aliexpress.com

Eu estimo que o projeto possa ser construído por US $ 25 - 30 sem considerar o celular antigo.

• Chassi do carro: 3 rodas, 2 motores 6V (US $ 9)
• Arduino Nano (US $ 2)
• Bluetooth HC-05 (USD 3 a 4)
• Motorista L293D para motores de roda motriz (USD 1,50 para um lote de 5 peças)
• Celular antigo com câmera e Wi-Fi
• Sensor ultrassônico HC-SR04 para medição de um objeto próximo (US $ 1)
• 6 LEDs para scanner Larson
• ATtiny85 para scanner Larson (US $ 1)
• Breadboard (US $ 1)
• Fios
• Resistor de 100K Ohm (4)
• Resistência de 1K Ohm (2)
• Resistor de 2K Ohm (1)
• Resistor de 270 Ohm (3)
• Campainha

Programas:

• IDE Arduino
• Webcam IP (para celular Android antigo)
• MIT App Inventor2: este aplicativo é ótimo, mas funciona apenas para o sistema operacional Android (sem Iphones … desculpe!)

Etapa 2: Processo de construção

O chassi do carro é muito fácil de montar; Possui 2 motores 6V que acionam as rodas traseiras e 4 baterias.

O carro do robô é controlado via Bluetooth e Wi-Fi. O Bluetooth controla as comunicações seriais entre o carro e o MIT App inventor2 e o Wi-Fi é usado para se comunicar com a câmera (celular antigo) instalada na frente do carro.

Para este projeto, usei dois conjuntos de baterias: o arduino é alimentado por uma bateria de 9 V e os motores do carro por 6 V (quatro baterias AA de 1,5 V).

O Arduino Nano é o cérebro desse projeto que controla o carro, buzzer, sensor ultrassônico HC-SR04, Bluetooth HC-05, scanner Larson (ATtiny85) e monitora as baterias. A bateria de 9 V vai para Vin (pino 30) e o pino 27 do Arduino fornece energia regulada de 5 V para a placa de ensaio. Precisa ligar todos os aterramentos de todos os ICs e baterias juntos.

Em anexo, o diagrama de circuito foi feito em Excel (desculpe … da próxima vez, tentarei o Fritzing). Eu conectei tudo usando placa de ensaio e conectores de fio macho a macho, o meu parece um ninho de rato.

Etapa 3: Driver do motor L293D

O L293D é um driver de meia H de alta corrente quádruplo projetado para fornecer correntes de drive bidirecionais de até 600 mA em tensões de 4,5 V a 36 V. É usado para movimentar as rodas do carro.

Ele é alimentado por uma bateria de 6 V (quatro 1,5 V AA) para os motores e usa 5 V para a lógica que vem regulada de 5 V (pino 27) no Arduino Nano. As conexões são mostradas no esquema anexo.

Não houve necessidade de instalá-lo em um dissipador de calor.

Etapa 4: HC-05 Bluetooth

O HC-05 Bluetooth é alimentado por 5V (arduino pino 27), mas é importante entender que o nível lógico é 3,3V, ou seja, comunicações (Tx e Rx) com 3,3V. É por isso que Rx deve ser configurado com no máximo 3,3 V, o que pode ser obtido com um conversor de deslocamento de nível ou, como neste caso, com um divisor de tensão usando resistores de 1K e 2K como vistos no circuito.

Etapa 5: Monitor de bateria

Para monitorar os níveis da bateria, configurei divisores de tensão para trazer os níveis de tensão abaixo de 5 V (faixa máxima do Arduino). O divisor de tensão diminui a tensão que está sendo medida dentro da faixa das entradas analógicas do Arduino.

São utilizadas as entradas analógicas A4 e A6 e resistências altas (100K ohms) para não esgotar muito as baterias no processo de medição. Precisamos chegar a um acordo, se os resistores estão muito baixos (10K ohms), menos efeito de carregamento, a leitura da tensão é mais precisa, mas mais consumo de corrente; se eles estiverem muito altos (1M ohms), mais efeito de carregamento, a leitura da tensão é menos precisa, mas menos consumo de corrente.

O monitoramento da bateria é feito a cada 10 segundos e exibido diretamente no seu celular controlador.

Tenho certeza de que há muito espaço para melhorias nesta parte, já que estou lendo dois pinos analógicos e o MUX interno está trocando entre eles. Não estou calculando a média de várias medições e talvez seja isso que eu deveria estar fazendo.

Deixe-me explicar a seguinte fórmula:

// Lê a tensão do pino analógico A4 e faz a calibração do Arduino:

voltagem1 = (analogRead (A4) * 5,0 / 1024,0) * 2,0; //8,0V

A placa Arduino nano contém um conversor analógico para digital de 8 canais e 10 bits. A função analogRead () retorna um número entre 0 e 1023 que é proporcional à quantidade de tensão aplicada ao pino. Isso produz uma resolução entre as leituras de: 5 volts / 1024 unidades ou 0,0049 volts (4,9 mV) por unidade.

O divisor de tensão divide a tensão pela metade e, para obter a tensão verdadeira, precisa multiplicar por 2 !!

IMPORTANTE: Tenho certeza de que existe uma maneira mais eficiente de alimentar um arduino do que a que estou fazendo !! Como um novato, aprendi da maneira mais difícil. O pino Arduino Vin usa um regulador de tensão linear, o que significa que, com uma bateria de 9 V, você queima uma grande parte da energia do próprio regulador linear! Não é bom. Fiz assim porque era rápido e só porque não conhecia bem … mas tenha certeza que no Robo Frankie versão 2.0 com certeza farei diferente.

Estou pensando (em voz alta) que uma fonte de alimentação chaveada DC DC e uma bateria recarregável de íon de lítio podem ser a melhor maneira. Sua gentil sugestão será mais do que bem-vinda …

Etapa 6: Sensor Ultrasonic Range HC-SR04

HC-SR04 é um sensor ultrassônico. Este sensor fornece medições de 2 cm a 400 cm com uma precisão de até 3 mm. Neste projeto, ele é utilizado para evitar obstáculo quando atingir 20cm ou menos e também para medir a distância a qualquer objeto, que é enviado de volta para o seu celular.

Existe um botão na tela do seu celular que precisa ser clicado para solicitar a distância de um objeto próximo.

Etapa 7: Scanner Larson

Eu queria incluir algo divertido, então incluí o scanner Larson que se parece com K. I. T. T. de Knight Rider.

Para o scanner Larson, usei ATtiny85 com charlieplexing. Charlieplexing é uma técnica para acionar uma tela multiplexada na qual relativamente poucos pinos de I / O em um microcontrolador são usados para acionar uma série de LEDs. O método usa os recursos lógicos de três estados de microcontroladores para ganhar eficiência em relação à multiplexação tradicional.

Neste caso, estou usando 3 pinos de ATtiny85 para acender 6 LEDs !!

Você poderia acender LEDs "X" com N pinos. Use a seguinte fórmula para derivar quantos LEDs você pode acionar:

X = N (N-1) LEDs com N pinos:

3 pinos: 6 LEDs;

4 pinos: 12 LEDs;

5 pinos: 20 LEDs … você entendeu;-)

A corrente flui de positivo (ânodo) para negativo (cátodo). A ponta da seta é cátodo.

É importante observar que o pino 1 (no código IDE do Arduino) se refere ao pino físico 6 no ATtiny85 (consulte a pinagem anexada).

Em anexo, encontre o código que precisa ser carregado no ATtiny85 que controla o scanner Larson. Não estou descrevendo como fazer upload de um código no ATtiny85, pois há muitos instructables que fazem isso como este.

Etapa 8: Código

Estou anexando o código que precisa ser carregado no ATtiny85 que controla o scanner Larson e o código do Arduino nano.

Quanto ao Arduino nano, usei parte dos códigos de outros instructables (aqui) e fiz alterações para atender às minhas necessidades. Eu incluí um fluxograma (também no word para uma imagem mais clara) do código para entender melhor como o Switch - Case funciona.

Importante: Para fazer upload do código CarBluetooth no Arduino nano, você precisa desconectar Rx e Tx do módulo Bluetooth HC-05!

Etapa 9: Câmera

O aplicativo IP Webcam precisa ser baixado da Play Store e instalado no seu celular antigo. Verifique as preferências de vídeo, ajuste a resolução de acordo e, finalmente, vá até o último comando “Iniciar servidor” para iniciar a transmissão. Não esqueça de ligar o wi-fi no celular !!

Etapa 10: MIT App Inventor2

MIT App inventor2 é uma ferramenta baseada em nuvem que ajuda a construir aplicativos em seu navegador da web. Este aplicativo (apenas para celular baseado em Android) pode então ser carregado em sua célula e controlar seu carro robô.

Estou anexando o código.apk e.aia para que você possa ver o que fiz e modificá-lo como desejar. Usei um código da internet (MIT App) e fiz minhas próprias modificações. Este código controla o movimento do carro robô, recebe o sinal do sensor ultrassônico, acende as luzes e emite um bipe. Ele também recebe sinal das baterias nos informando o nível de tensão.

Com este código poderemos receber dois sinais diferentes do carro: 1) distância a um objeto próximo e 2) voltagem do motor e baterias do Arduino.

Para identificar a string serial recebida, incluí um sinalizador no código do Arduino que especifica o tipo de string enviada. Se o Arduino enviar a distância medida do sensor ultrassônico, ele enviará um caractere “A” na frente da string. Sempre que o Arduino envia níveis de bateria, ele envia um sinalizador com um caractere “B”. No código do MIT App inventors2, analisei a string serial proveniente do Arduino e verifiquei esses sinalizadores. Como eu disse, sou um novato e tenho certeza de que existem maneiras mais eficientes de fazer isso e espero que alguém possa me esclarecer de uma maneira melhor.

Envie Arduino_Bluetooth_Car.apk para o seu celular (por e-mail ou Google Drive) e instale-o.

Etapa 11: conecte o celular ao carro RC

Em primeiro lugar, ligue o wi-fi no celular antigo (o do robô RC).

No seu celular controlador, ligue o wi-fi, Bluetooth e abra o Arduino_Bluetooth_Car.apk que acabou de instalar. No final da tela (role para baixo se não conseguir vê-lo), você verá dois botões: Dispositivos e CONNECT. Clique em Dispositivos e selecione o Bluetooth do seu carro RC (deve ser algo HC 05), clique em CONECTAR e você deverá ver a mensagem CONECTADO na parte inferior esquerda da tela. Na primeira vez, será solicitada uma senha (digite 0000 ou 1234).

Existe uma caixa onde você precisa digitar o endereço IP do seu celular antigo (celular que está no seu carro RC), no meu caso é

Este número de IP pode ser detectado em seu roteador Wi-fi. Você precisa entrar na configuração do seu roteador, selecionar Lista de dispositivos (ou algo parecido, dependendo da marca do seu roteador) e você deve ser capaz de ver o seu dispositivo de celular antigo, clique nele e insira este número de IP nesta caixa.

Em seguida, selecione CAMERA e você deve começar a ver o streaming da câmera do seu carro RC.

Etapa 12: Pronto

Você terminou! Comece a brincar com isso

Mudanças futuras: Vou trocar a bateria de 9V por baterias de íon-lítio para recarregá-las e usar um regulador de tensão DC-DC, também quero melhorar o monitor da bateria incluindo suavização (média) das leituras analógicas. Não planejando incluir I. A. ainda …;-)

Entrei no meu primeiro concurso instrutível … então, vote;-)