Wifi控制的FPV Rover機(jī)器人（帶有Arduino和ESP8266）

描述

本教程展示了如何使用連接到 ESP8266 Wi-fi 模塊和兩個(gè)步進(jìn)電機(jī)的 Arduino Uno 通過 Wi-Fi 網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)遙控兩輪機(jī)器人漫游車。機(jī)器人可以通過普通的互聯(lián)網(wǎng)瀏覽器使用 HTML 設(shè)計(jì)的界面進(jìn)行控制。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)上有很多不同形狀、尺寸和價(jià)格的機(jī)器人套件。但是，根據(jù)您的應(yīng)用，它們都不適合，而且您可能會(huì)發(fā)現(xiàn)它們對于您的實(shí)驗(yàn)來說太貴了。或者，也許您只是想制作您的機(jī)械結(jié)構(gòu)而不是購買完整的。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)建一個(gè)低成本的亞克力框架，對于那些沒有的人來說，只使用普通工具訪問那些昂貴的 3D 打印機(jī)或激光切割機(jī)。提出了一個(gè)簡單的機(jī)器人平臺(tái)。

本指南可能會(huì)被調(diào)整以更改其形狀或控制界面。它適用于我的其他機(jī)器人項(xiàng)目（“Rob? da Alegria”），

[警告：部分照片已過時(shí)，因?yàn)樵O(shè)計(jì)進(jìn)一步改進(jìn)。但是，這里提出的想法仍然有效。]

第 1 步：工具

構(gòu)建此原型需要以下工具：

• 手鋸（對亞克力板進(jìn)行初始切割）

• 螺絲刀（用于放置螺栓和螺母）

• 尺子（用于尺寸測量）

• 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，或者充滿了細(xì)節(jié)和限制。您可能需要在 3D CAD 軟件中進(jìn)行設(shè)計(jì)，或者僅以 2D 形式繪制，具體取決于模型的復(fù)雜性。

如果您不想構(gòu)建自己的機(jī)械結(jié)構(gòu)，也可以在線購買完整的結(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，設(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 123D Design CAD 軟件進(jìn)行 3D 設(shè)計(jì)的。隨后使用 Draftsight 軟件將每個(gè)部件轉(zhuǎn)換為 2D。

使用了以下材料：

• 2mm亞克力板

• 42x19mm 橡膠胎面輪胎 (x2)

• 49x20x32mm鋼球萬向輪（x1）

• M2 x 10mm 螺栓 (x12)

• M2 x 1,5mm 螺母 (x12)

• M3 x 10mm 螺栓 (x8)

• M3 x 1,5mm 螺母 (x8)

• 5/32" x 1" 螺栓 (x3)

• 5/32" 螺母 (x6)

• 手持自拍桿夾

• 3 x 3 cm 鋁制支架 (x4)

基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)的搭建分為以下幾個(gè)步驟：

• 根據(jù)二維圖紙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。所以你可能需要使用膠水來耦合這些組件。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)木質(zhì)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 2D 繪圖，然后將紙張切割成合適的尺寸，然后將遮罩貼在丙烯酸表面。

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)。

用一把美工刀，在尺子或天平的幫助下，將亞克力切割成直線。您不需要一直切割整個(gè)紙張，只需對其進(jìn)行評分以創(chuàng)建一些軌道，稍后將在其中切割該作品。

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，直到板材分成兩半。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 2D 圖中所示的位置（在掩模中標(biāo)明）鉆孔。

亞克力相對容易鉆孔。因此，如果您不處理鉆孔機(jī)，您可以使用鋒利的工具（例如美工刀）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。

取下面具，你的基地就準(zhǔn)備好了。

第 5 步：組裝結(jié)構(gòu)

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根據(jù)圖像用螺栓和螺母安裝組件，您的結(jié)構(gòu)將準(zhǔn)備就緒。

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)在休息一下，開始在下面的步驟中組裝電路......

第 6 步：電子產(chǎn)品

您需要以下電子元件：

• Arduino Uno（購買）

• ESP8266（購買）

• Protoshield（用于更緊湊的版本）或普通面包板（購買）

• 1 kohm 電阻 (x2)

• 10 kohm 電阻 (x1)

• 一些跳線

• 帶 ULN2003 驅(qū)動(dòng)器的步進(jìn)電機(jī) (x2)（購買/購買）

• 一臺(tái)計(jì)算機(jī)（用于編譯和上傳 Arduino 代碼）

• 移動(dòng)電源（購買）

• 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)商店中在線找到。該電路由連接到 Arduino 的 USB 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 shield。將 USB 電纜插入 Arduino Uno 板并繼續(xù)下一步。

第 7 步：Arduino 代碼

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

下載 Arduino 代碼 (stepperRobot.ino) 并將 XXXXX 替換為您的 wifi 路由器 SSID，將 YYYYY 替換為路由器密碼。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)攝像機(jī)

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使用 Android 智能手機(jī)將視頻和音頻從機(jī)器人廣播到控制界面。您可以在 Google Play 商店 上找到該應(yīng)用。

安裝它并進(jìn)入下一步。

第 9 步：將電路放入機(jī)器人中

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如圖所示，使用一些 M1 螺栓將電路安裝在機(jī)器人頂部。

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)橐院蠛苋菀滓瞥?，然后將智能手機(jī)放入夾子中。

第十步：基于Web的控制界面

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為控制機(jī)器人設(shè)計(jì)了一個(gè) html 界面。

下載 interface.rar 并將所有文件解壓縮到給定文件夾。然后在 Firefox 上打開它。

在該界面中使用文本框表單來輸入 ESP 模塊和視頻/音頻服務(wù)器的 IP 地址（來自 Android IP 網(wǎng)絡(luò)攝像頭應(yīng)用程序）。

有一個(gè)測試但是，這將使機(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該 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 Arduino Uno 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 Webcam 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)用程序中視頻的分辨率，以減少傳輸過程中的延遲。

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。