如何使用ESP8266和ArduinoUno設(shè)計(jì)無線遙控兩輪機(jī)器人漫游車

該項(xiàng)目展示了如何使用ESP8266和ArduinoUno設(shè)計(jì)無線遙控兩輪機(jī)器人漫游車。

本教程展示了如何使用連接到ESP8266Wi-fi模塊的ArduinoUno和兩個(gè)步進(jìn)電機(jī)，通過Wi-Fi網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)遠(yuǎn)程控制的兩輪機(jī)器人漫游車?？梢允褂肏TML設(shè)計(jì)的界面從普通的互聯(lián)網(wǎng)瀏覽器控制機(jī)器人。Android智能手機(jī)用于將視頻和音頻從機(jī)器人廣播到操作員的控制界面。

網(wǎng)上有很多形狀、尺寸和價(jià)格各異的機(jī)器人套件。但是，根據(jù)您的應(yīng)用，它們都不適合，您可能會(huì)發(fā)現(xiàn)它們對(duì)于您的實(shí)驗(yàn)來說太昂貴了。或者，也許您只是想制作您的機(jī)械結(jié)構(gòu)，而不是購(gòu)買完整的機(jī)械結(jié)構(gòu)。本教程還展示了如何為您自己的機(jī)器人項(xiàng)目設(shè)計(jì)和構(gòu)建低成本的亞克力框架，對(duì)于那些沒有的人，只需使用普通工具使用那些昂貴的3D打印機(jī)或激光切割機(jī)。展示了一個(gè)簡(jiǎn)單的機(jī)器人平臺(tái)。

第1步：工具

構(gòu)建這個(gè)原型需要以下工具：

手鋸（用于對(duì)亞克力板進(jìn)行初始切割）

螺絲刀（用于螺栓和螺母的放置）

尺子（尺寸測(cè)量用）

美工刀（用于切割亞克力板）

鉆孔機(jī)（為螺栓鉆孔）

砂紙（平滑粗糙的邊緣）

第二步：機(jī)械結(jié)構(gòu)和材料

要構(gòu)建定制機(jī)器人，首先您必須設(shè)計(jì)機(jī)械結(jié)構(gòu)。這可能很容易，具體取決于您的應(yīng)用程序，或者充滿細(xì)節(jié)和限制。根據(jù)模型的復(fù)雜程度，您可能需要在3DCAD軟件中對(duì)其進(jìn)行設(shè)計(jì)或僅在2D中進(jìn)行繪制。

如果您不想構(gòu)建自己的機(jī)械結(jié)構(gòu)，也可以在線購(gòu)買完整的結(jié)構(gòu)。網(wǎng)上有很多機(jī)器人套件。在這種情況下，您可能會(huì)跳到第6步。

在本教程中，我們?cè)O(shè)計(jì)了一個(gè)低成本的亞克力框架，用于連接電機(jī)和其他組件。本教程中介紹的結(jié)構(gòu)是使用123DDesignCAD軟件進(jìn)行3D設(shè)計(jì)的。每個(gè)零件后來都使用Draftsight軟件轉(zhuǎn)換為2D。

使用了以下材料：

2mm亞克力板

42x19mm車輪，帶橡膠胎面輪胎（x2）

49x20x32mm鋼球萬向輪（x1）

M2x10mm螺栓（x12）

M2x1，5mm螺母（x12）

M3x10mm螺栓（x8）

M3x1，5mm螺母（x8）

5/32“x1”螺栓（x3）

5/32“螺母（x6）

手持自拍桿夾

3x3厘米鋁制支架（x4）

基地結(jié)構(gòu)的建設(shè)分為以下幾個(gè)步驟：

根據(jù)二維圖中的尺寸切割亞克力底座；

在二維圖中所示位置鉆孔；

根據(jù)3D圖紙使用螺栓和螺母安裝組件。

不幸的是，步進(jìn)電機(jī)軸的直徑大于輪子上的孔口。因此，您可能需要使用膠水來連接這些組件。在本教程中，我在電機(jī)軸和車輪之間臨時(shí)搭建了一個(gè)木制聯(lián)軸器。

第3步：切割結(jié)構(gòu)

首先，您需要將模型的尺寸轉(zhuǎn)移到亞克力板上。使用普通打印機(jī)在不干膠紙上打印您的2D繪圖，然后將紙張切割成合適的尺寸并將該遮罩貼在亞克力表面上。

您可以使用手鋸根據(jù)您的尺寸切割亞克力或使用下面描述的斷裂技術(shù)。

用美工刀和尺子或刻度尺，沿直線切割亞克力。您不需要一直切割整個(gè)片材，只需對(duì)其進(jìn)行評(píng)分以創(chuàng)建一些軌道，然后將在該軌道上切割該片材。

將亞克力放在平坦的表面上，用一些夾子將其固定到位并施加一些壓力，直到板材斷裂成兩半。重復(fù)此過程，直到完成所有切割。之后，您可以使用砂紙打磨粗糙的邊緣。

第4步：鉆孔底座

用鉆孔機(jī)在二維圖（面罩中所示）所示位置鉆孔。

亞克力相對(duì)容易鉆孔。因此，如果您不處理鉆孔機(jī)，則可以使用鋒利的工具（如美工刀）手動(dòng)鉆孔。您也可以使用它來擴(kuò)大小孔以適應(yīng)螺栓尺寸。

取下面罩，您的底座就準(zhǔn)備好了。

第5步：組裝結(jié)構(gòu)

根據(jù)圖片用螺栓和螺母安裝組件，您的結(jié)構(gòu)就準(zhǔn)備好了。

M3螺栓用于安裝步進(jìn)電機(jī)，而5/32”螺栓用于安裝前輪和智能手機(jī)夾。

現(xiàn)在，可以開始在以下步驟中組裝電路

第6步：電子產(chǎn)品

您將需要以下電子元件：

ArduinoUno

ESP8266

Protoshield或普通面包板

1kohm電阻器（x2）

10kohm電阻（x1）

一些跳線

帶ULN2003driver的步進(jìn)電機(jī)（x2）

一臺(tái)電腦（用于編譯和上傳Arduino代碼）

移動(dòng)電源

USB電纜

您不需要特定的工具來組裝電路。所有組件都可以在您最喜歡的電子商務(wù)商店在線找到。該電路由連接到ArduinoUSB端口的移動(dòng)電源供電。

根據(jù)原理圖連接所有組件。您需要一些跳線來連接ESP-8266模塊和步進(jìn)電機(jī)。您可以使用protoshield（用于更緊湊的電路）、普通面包板，或設(shè)計(jì)您自己的Arduino擴(kuò)展板。將USB電纜插入ArduinoUno板并繼續(xù)下一步。

第7步：Arduino代碼

安裝最新的ArduinoIDE。在這個(gè)項(xiàng)目中stepper.h庫(kù)用于控制步進(jìn)電機(jī)。與ESP-8266模塊通信不需要額外的庫(kù)。請(qǐng)檢查您的ESP8266的波特率并在代碼中正確設(shè)置。

下載Arduino代碼（stepperRobot.ino）并用您的wifi路由器SSID替換XXXXX，用路由器密碼替換YYYYY。將Arduino板連接到您的計(jì)算機(jī)USB端口并上傳代碼。

第8步：Android網(wǎng)絡(luò)攝像頭

第9步：將電路放入機(jī)器人中

使用一些M1螺栓將電路安裝在機(jī)器人頂部，如圖所示。

之后，使用雙面膠帶將您的移動(dòng)電源粘在機(jī)器人背面（因?yàn)橐院蠛苋菀兹∠拢缓髮⒛闹悄苁謾C(jī)放入夾子中。

第10步：基于Web的控制界面

為控制機(jī)器人設(shè)計(jì)了一個(gè)html界面。

下載interface.rar并將所有文件解壓到指定文件夾。然后在Firefox上打開它。

在該界面中使用文本框形式輸入ESP模塊和視頻/音頻服務(wù)器（來自AndroidIP網(wǎng)絡(luò)攝像頭應(yīng)用程序）的IP地址。

有一個(gè)測(cè)試但是，它將使機(jī)器人旋轉(zhuǎn)，直到收到另一個(gè)命令。鍵盤方向鍵用于向前或向后移動(dòng)機(jī)器人，以及向左或向右旋轉(zhuǎn)。

第11步：使用

當(dāng)Arduino重新啟動(dòng)時(shí)，它會(huì)嘗試自動(dòng)連接您的Wi-Fi網(wǎng)絡(luò)。使用串行監(jiān)視器檢查連接是否成功，并獲取路由器分配給ESP-8266的IP。在Internet瀏覽器（Firefox）中打開html文件并在文本框中告知此IP地址。

您還可以使用其他方法來找出路由器分配給設(shè)備的IP地址。

斷開ArduinoUno與計(jì)算機(jī)的連接并將其連接到移動(dòng)電源。等待它再次連接。

在連接到機(jī)器人的智能手機(jī)中啟動(dòng)IP網(wǎng)絡(luò)攝像頭應(yīng)用程序。在您的控制界面上輸入視頻/音頻IP并連接到服務(wù)器，您就可以開始使用了。您可能需要降低應(yīng)用中視頻的分辨率，以減少傳輸期間的延遲。

單擊并按住鍵盤上的箭頭按鈕以旋轉(zhuǎn)機(jī)器人或向前/向后移動(dòng)機(jī)器人，并享受探索環(huán)境的樂趣。