Robô de 4 rodas controlado por Wi-Fi: 6 etapas

2025 Autor: John Day | [email protected]. Última modificação: 2025-01-23 15:03

Para este projeto, estaremos desenvolvendo um robô de 4 rodas usando ESP8266 que será controlado por uma rede wi-fi. O robô pode ser controlado a partir de um navegador comum da Internet, usando uma interface projetada em HTML ou também a partir de um aplicativo móvel Android. O chip ESP8266 é um microcontrolador poderoso e barato, que não só é fácil de usar, mas também vem com conectividade Wi-Fi integrada. Este é o chip perfeito para controlar robôs remotamente de seu computador ou dispositivo móvel.

Para incorporar este chip em nosso projeto, podemos usar uma variedade de placas de desenvolvimento baseadas neste microcontrolador.

1. Adafruit Feather Huzzah - É feito pela Adafruit e tem instruções e suporte facilmente disponíveis. Ele tem carregador de bateria li-po na própria placa, então ele será realmente útil em projetos portáteis.

2. NodeMCU ESP8266 - A placa é open source e tem excelente documentação, então será muito fácil de começar.

3. Sparkfun ESP8266 - É como o Huzzah com a adição de um botão liga / desliga e uma antena externa para um alcance wi-fi mais longo.

4. Wemos D1 Mini - É a menor de todas as placas mas não tem nenhum efeito no desempenho.

Para o meu projeto, estou usando o Wemos D1 Mini para fazer um robô de 4 rodas controlado por Wi-Fi. Mas você pode usar qualquer placa de desenvolvimento ESP8266 e usar o mesmo código do Arduino sem nenhuma alteração necessária. Eu projetei um PCB para este projeto, mas você pode usar uma placa dot pcb para implementar o circuito ou até mesmo projetar seu próprio pcb.

E usaremos o Kit de Chassi Robótico 4WD, conforme mostrado na imagem acima, pois é ideal para DIY e é o kit de carro de robô mais econômico com estrutura mecânica simples.

Características deste kit: -

1. Vem com quatro motores de plástico BO separados com caixa de câmbio é bom para manobrabilidade.

2. O chassi de acrílico grande e robusto permite grande capacidade de expansão para você fazer DIY.

3. Kit de chassis de carro inteligente com tração nas quatro rodas. Muito fácil de instalar, basta adicionar microcontrolador (como o Arduino) e módulos de sensor para construir um robô totalmente autônomo

Etapa 1: lista de componentes

Wemos D1 Mini [Quantidade - 1]

IC do driver do motor L293d [Quantidade - 2]

IC do expansor de porta PCF8574 [Quantidade - 1]

Bateria de íon de lítio de 12 V [Quantidade - 1]

Robô PCB controlado por Wi-Fi [Quantidade - 1]

4WD Robot Smart Car Chassis Kit [Quantidade - 1]

Etapa 2: Cérebro do Projeto - Placa de Desenvolvimento ESP8266 (Wemos D1 Mini)

Wemos D1 Mini é uma mini placa de desenvolvimento Wi-Fi com flash de 4 MB baseada no chip ESP-8266.

• Possui 11 pinos de entrada / saída digital, todos os pinos têm suporte para interrupção / pwm / I2C / um fio (exceto D0)
• Possui 1 entrada analógica (entrada máx. 3,2 V)
• Possui uma conexão Micro USB para programação e também uma fonte de alimentação.

Esta placa é baseada no ESP8266, portanto, é compatível com o IDE do Arduino, portanto, pode ser programada usando o Arduino ou também pode ser programada usando o compilador Lua. Ele também suporta programação serial e OTA.

Estaremos programando o Wemos D1 Mini usando o IDE Arduino. Para programar a placa usando o IDE do Arduino, os seguintes requisitos precisam ser atendidos.

Requerimento:-

• CH340G driver
• Instale o IDE do Arduino mais recente a partir do site do Arduino.
• Um cabo micro usb para programação

Depois de instalar o driver e o software arduino, você precisa instalar o “Arduino core for ESP8266 WiFi chip” dentro do Arduino IDE para que possamos programar o chip ESP8266 a partir do ambiente Arduino. Este núcleo do Arduino ESP8266 permite escrever esboços usando funções e bibliotecas familiares do Arduino e executá-los diretamente no ESP8266, sem a necessidade de microcontrolador externo.

ESP8266 Arduino core vem com bibliotecas para se comunicar por WiFi usando TCP e UDP, configurar servidores HTTP, mDNS, SSDP e DNS, fazer atualizações OTA, usar um sistema de arquivos em memória flash, trabalhar com cartões SD, servos, periféricos SPI e I2C.

Baixe o seguinte documento para ter uma ideia sobre como instalar o núcleo do arduino Esp8266.

Etapa 3: Motorista - L293d

O Motor Driver é um IC para motores que permite controlar a velocidade de trabalho e a direção de dois motores simultaneamente.

O L293d foi projetado para fornecer correntes de acionamento bidirecionais em tensões de 5 V a 36 V. O L293D pode acionar 2 motores CC simultaneamente.

L293D é um IC de driver de motor de 16 pinos. Existem 4 pinos de ENTRADA, 4 pinos de SAÍDA e 2 pinos de ENABLE para cada motor.

Recursos do L293D:

Capacidade de saída de corrente de 600mA por canal

Controle de direção no sentido horário e anti-horário para canais individuais

Descrição do pino de L293d:

• Pino 1: quando Enable1 é HIGH, a parte esquerda do IC funcionará, ou seja, o motor conectado com o pino 3 e o pino 6 irá girar.
• Pino 2: entrada 1, quando este pino é ALTO, a corrente fluirá pela saída 1.
• Pino 3: Saída 1, este pino é conectado a um terminal do motor.
• Pino 4/5: pinos GND
• Pino 6: Saída 2, este pino é conectado a um terminal do motor.
• Pino 7: entrada 2, quando este pino é ALTO, a corrente fluirá pela saída 2.
• Pino 8: VCC2, este pino é usado para fornecer alimentação aos motores conectados de 5 V a 36 V no máximo, dependendo do motor conectado.
• Pino 9: quando Ativar 2 está ALTO, a parte direita do IC funcionará, ou seja, o motor conectado com o pino 11 e o pino 14 irá girar.
• Pino 10: entrada 4, quando este pino é ALTO, a corrente fluirá pela saída 4.
• Pino 11: Saída 4, este pino é conectado a um terminal do motor.
• Pino 12/13: pinos GND
• Pino 14: Saída 3, este pino é conectado a um terminal do motor.
• Pino 15: entrada 3, quando este pino é ALTO, a corrente fluirá pela saída 3.
• Pino 16: VCC1, para alimentação lógica de alimentação para IC, ou seja, 5V.

Assim, você pode ver que precisa de 3 pinos digitais para controlar cada motor (um pino para controle de velocidade e dois pinos para controle de direção). Se um L293d controla dois motores CC, então precisaremos de dois CIs L293d para controlar quatro motores CC. Vamos usar motores BO de plástico para este projeto. Portanto, você vê que precisaremos de 12 pinos digitais para controlar todos os quatro motores DC independentemente com controle de velocidade e direção.

Mas se você ver o Wemos D1 mini tem apenas 11 pinos de E / S digital e 1 pino analógico. Para resolver este problema, vamos conectar os quatro pinos de habilitação (dois pinos de habilitação do primeiro L293d e dois pinos de habilitação do outro L293d) aos pinos Wemos Digital diretamente enquanto todos os oito pinos de entrada (quatro do primeiro L293d e quatro do outro L293d) usando PCF8574 (um expansor de porta de E / S) via I2C.

Etapa 4: PCF8574 - um expansor de porta I / O

Wemos D1 Mini (ou seja, ESP8266) tem uma falta de pinos de entrada / saída. Podemos aumentar os pinos de entrada / saída digital usando o expansor de I / O IC como o PCF8574, que é um expansor de I / O de 8 bits.

Uma das vantagens de usar o expansor de E / S PCF8574A é que ele usa barramento I2C, que requer apenas duas linhas de dados, elas são clock (SCK) e dados (SDA). Portanto, com essas duas linhas, você pode controlar até oito pinos do mesmo chip. Alterando os três pinos de endereço de cada PCF8574, podemos controlar 64 pinos em geral.

Este expansor de entrada / saída (E / S) de 8 bits para o barramento bidirecional de duas linhas (I2C) foi projetado para operação VCC de 2,5 V a 6 V. O dispositivo PCF8574 fornece expansão de E / S remota de uso geral para a maioria das famílias de microcontroladores por meio da interface I2C [relógio serial (SCL), dados seriais (SDA)].

O dispositivo possui uma porta de E / S quase bidirecional de 8 bits (P0-P7), incluindo saídas travadas com capacidade de acionamento de alta corrente para acionamento direto de LEDs. Cada E / S quase bidirecional pode ser usada como uma entrada ou saída sem o uso de um sinal de controle de direção de dados. Ao ligar, os I / Os estão altos.

Veja o arquivo pdf "PCF8574_With_L293d" abaixo para o diagrama de conexão de PCF8574 com os dois ICs L293d

Etapa 5: esquemas

Eu usei Kicad para design de PCB.

Baixe o esquemático pdf abaixo para projetar seu próprio pcb ou implemente-o em uma placa dot pcb.

Etapa 6: Código

Conecte-se ao seguinte ponto de acesso Wi-Fi: -

// Credenciais de rede definidas pelo usuárioconst char * ssid = "WiFi_Robot";

const char * password = "Automatizar @ 111";

Depois de se conectar ao ponto de acesso acima, vá para o link abaixo em um navegador da web: -

192.168.4.1

Você receberá a seguinte mensagem: -

"Olá do Robot!"

192.168.4.1/fw

Isso fará com que o robô se mova para frente

192.168.4.1/bk

Isso fará com que o robô se mova para trás

192.168.4.1/lt

Isso fará com que o robô se mova para a esquerda

192.168.4.1/rt

Isso fará com que o robô se mova para a direita

192.168.4.1/st

Isso fará com que o robô pare

Se quiser, também pode controlar o robô através do aplicativo Android da Robo India.

{Pesquise o aplicativo Android "WiFi Robot Controller" na playstore feita por Robo India}

[Nota: De qualquer forma, não estou conectado com Robo Índia e isto não é para publicidade, este é meu projeto pessoal!]

Vídeo de Trabalho do Projeto: -