Arduino Bluetooth Robot Car: 18 Βήματα (με Εικόνες)

2024 Συγγραφέας: John Day | [email protected]. Τελευταία τροποποίηση: 2024-01-30 08:33

Φτιάξτε το πρώτο σας ρομποτικό αυτοκίνητο Arduino!

Οι πιο ολοκληρωμένες και περιεκτικές οπτικές οδηγίες βήμα προς βήμα για να φτιάξετε το πρώτο σας ρομποτικό αυτοκίνητο Arduino Bluetooth. Απολαμβάνω!

Βήμα 1: Επισκόπηση έργου

Ένα σασί ρομπότ αυτοκινήτου περιέχει το κάτω πλαίσιο, πάνω στο οποίο είναι προσαρτημένοι οι κινητήρες που κινούν τα ελαστικά/τροχοί. Οι κινητήρες συνδέονται με μια τροφοδοτούμενη Motor Drive Shield που είναι συνδεδεμένη (στυλ piggyback) στην πλακέτα Arduino UNO. Μια μονάδα δέκτη Bluetooth συνδέεται επίσης με την πλακέτα Arduino. Το Arduino είναι προγραμματισμένο να λαμβάνει σήματα Bluetooth από μια εφαρμογή Android και να ενεργοποιεί/απενεργοποιεί τους κινητήρες, περιστρέφοντας τους τροχούς και μετακινώντας το αυτοκίνητο.

Βήμα 2: Μεθοδολογία: Λάβετε, προετοιμαστείτε, συναρμολογήστε

• Λήψη εξαρτημάτων: Συλλέξτε όλα τα εξαρτήματα εκ των προτέρων για να ολοκληρώσετε το έργο.
• Προετοιμασία μονάδων: Συνδέστε συνδέσμους σε όλες τις ενότητες που συνδέονται μεταξύ τους.
• Assemble Project: Ακολουθήστε τη συναρμολόγηση για να εξασφαλίσετε ομαλές και εύκολες συνδέσεις.

Βήμα 3: Συστατικά

• Arduino Uno R3 Board: Το έργο χρησιμοποιεί το Freenove UNO R3, αλλά οποιοσδήποτε συμβατός με Arduino πίνακας θα το κάνει. Το Arduino περιέχει τον κωδικό του έργου, διαβάζει (εισάγει) σήματα Bluetooth από τη μονάδα Bluetooth και γράφει (εξόδου) σήματα στην ασπίδα του κινητήρα.
• L293D Motor Drive Shield: Το έργο χρησιμοποιεί το Gikfun Motor Drive Shield Expansion Board L293D για το Arduino UNO. Η θωράκιση του κινητήρα διαβάζει σήματα (εισόδου) από την πλακέτα Arduino και κινεί σερβο (εξόδου) που περιστρέφουν τους τροχούς.
• HC-05 Bluetooth Wireless: Το έργο χρησιμοποιεί τη μονάδα σειριακής μετάδοσης Bluetooth DSD-Tech HC-05 Bluetooth. Η μονάδα Bluetooth λαμβάνει (εισόδου) σήματα Bluetooth από την εφαρμογή Android και στέλνει σήματα (έξοδο) στην πλακέτα Arduino.
• Κιτ ρομπότ αυτοκινήτου: Το κιτ περιέχει σασί, κινητήρες, ελαστικά/τροχούς, σύρματα, βίδες, παξιμάδια κ.λπ. Ένα βασικό κιτ περιλαμβάνει σασί (ίσως 2), 4 κινητήρες, 4 τροχούς και παξιμάδια, μπουλόνια, βίδες και 2 σύρματα ανά μοτέρ.
• Μπαταρίες: Δύο μπαταρίες: 9V για την πλακέτα Arduino και μονάδα 4 AA για το Motor Shield. Μια μπαταρία 9V οδηγεί το Arduino και μια μονάδα 4 μπαταριών AA οδηγεί την ασπίδα του κινητήρα.
• Εφαρμογή Android: Εφαρμογή Android Bluetooth RC Controller για αποστολή σημάτων Bluetooth στο αυτοκίνητο ρομπότ. Η εφαρμογή ελέγχει τις κινήσεις του ρομπότ αυτοκινήτου (πηγαίνετε μπροστά, πηγαίνετε πίσω, στρίβετε αριστερά, στρίβετε δεξιά).

Βήμα 4: Προετοιμασίες: Επισκόπηση

Το αυτοκίνητο -ρομπότ πωλείται συνήθως (eBay, Amazon, Banggood κ.λπ.) είτε ως βασικό κιτ (σασί, κινητήρες, τροχοί, παξιμάδια, μπουλόνια, σύρματα αλλά ΟΧΙ σανίδες) ή ως πλήρες κιτ (με Arduino, Motor Shield, Bluetooth, Μπαταρίες, οδηγίες συναρμολόγησης και, προαιρετικά, άλλοι αισθητήρες). Η συναρμολόγηση είναι η ίδια, αρκεί να έχετε όλα τα εξαρτήματα.

Βήμα 5: Καλώδια κινητήρα

Κάθε κινητήρας πρέπει να συνδεθεί σε 2 καλώδια: Γείωση και Τάση. Για συνέπεια, συνδέστε (με συγκόλληση ή γάντζους) το θετικό καλώδιο τάσης (κόκκινο) στον επάνω σύνδεσμο του κινητήρα και το αρνητικό καλώδιο γείωσης (μαύρο, μπλε ή οποιοδήποτε άλλο χρώμα) στον κάτω σύνδεσμο του κινητήρα.

Κάντε αυτό ΠΡΙΝ τη συναρμολόγηση, κάθε κινητήρα ξεχωριστά. Εάν μετά τη συναρμολόγηση, η συγκόλληση της κάτω καλωδιακής σύνδεσης μπορεί να είναι λίγο δύσκολη (αλλά εφικτή!). Είναι επίσης σκόπιμο να κολλήσετε τα καλώδια κάθετα (δείχνοντας προς τα πάνω και όχι πλάγια), παρέχοντας έτσι μεγαλύτερο μήκος σύρματος, διευκολύνοντας τη σύνδεση του άλλου άκρου με το Motor Shield.

Βήμα 6: Καλώδια Bluetooth

Η μονάδα Bluetooth HC-05 χρειάζεται 4 καλώδια:

RX & TX: Γυναίκα (από την πλευρά HC-05) έως το Αρσενικό (καρφίτσες κεφαλίδας Motor Shield TX & RX).

VCC & GND: Γυναίκα (από την πλευρά HC -05) έως Γυναίκα (καρφίτσες Motor & Shield Servos + & -).

Βήμα 7: Σύρματα ασπίδας κινητήρα

Το Motor Shield θα βρίσκεται στην κορυφή του πίνακα Arduino (piggyback), οπότε οι GPIO (καρφίτσες) του θα αντιστοιχούν στον πίνακα Arduino από κάτω. Δεν μπορούμε ή δεν θέλουμε να κολλήσουμε απευθείας τις καρφίτσες του πίνακα Arduino.

Επομένως, πρέπει να συγκολλήσουμε μια κεφαλίδα 2 ακίδων στο GPIO 0 & 1 στο Motor Shield (επομένως, συνδέουμε τις καρφίτσες Arduino RX & TX, αντίστοιχα, από κάτω). Αυτά θα συνδεθούν αργότερα με τις ακίδες HC-05 Bluetooth TX & RX (έτσι, με αντίστροφη σειρά: Bluetooth RX σε Arduino TX και Bluetooth TX σε Arduino RX).

Βήμα 8: Λογικός κώδικας Arduino

Το Arduino πρέπει να διαβάζει σήματα εισόδου (Bluetooth) και να γράφει εντολές εξόδου στους κινητήρες για να κινεί τους τροχούς. Ο κώδικας μπορεί να αντιγραφεί από το παρακάτω πλαίσιο στο Arduino IDE στο Mac/PC σας και στη συνέχεια να μεταφορτωθεί στον πίνακα Arduino.

Ο κωδικός χρειάζεται τη βιβλιοθήκη AFMotor (AF = Ada Fruit). Αυτή είναι μια τυπική βιβλιοθήκη και μπορεί να εγκατασταθεί απευθείας από το Arduino IDE (δεν απαιτούνται εξωτερικοί σύνδεσμοι). Πλοηγηθείτε στο Σκίτσο> Συμπεριλάβετε τη Βιβλιοθήκη> Διαχειριστείτε Βιβλιοθήκες και, στη συνέχεια, πραγματοποιήστε αναζήτηση από το Adafruit Motor Shield. Εγκαταστήστε την έκδοση 1.0.1 (όχι 2.0) για αυτό το έργο. Στη συνέχεια, αντιγράψτε/επικολλήστε τον παρακάτω κώδικα σε ένα νέο αρχείο έργου IDE, Επαλήθευση και μετά Μεταφόρτωση. Μόλις ολοκληρωθεί η φόρτωση, αποσυνδέστε τον πίνακα Arduino (καθώς θα διατηρήσει τον κωδικό στη μνήμη του). Το Arduino είναι πλέον έτοιμο ως αυτόνομη συσκευή.

Βήμα 9: Android Arduino Bluetooth RC Car App

Σε τηλέφωνο Android, μεταβείτε στο Google Play Store και κατεβάστε την εφαρμογή Arduino Bluetooth RC Car. Η εφαρμογή θα συζευχθεί αργότερα με τη μονάδα Bluetooth HC-05 μόλις συνδεθεί στο Arduino/Motor Shield. Η εφαρμογή θα σας επιτρέψει να ελέγχετε τις κινήσεις του αυτοκινήτου.

Βήμα 10: Μπαταρίες

Θα χρειαστείτε 2 μονάδες μπαταρίας:

Μπαταρία 9V με κουμπί μπαταρίας που τροφοδοτεί την πλακέτα Arduino.

Μια θήκη μπαταρίας 4xAA (ή ό, τι χρειάζεται το κιτ ρομπότ αυτοκινήτου) για να τροφοδοτήσει το Motor Shield. Τα καλώδια μπορεί να χρειαστεί να πτυχωθούν για να διασφαλιστεί ότι ταιριάζουν με ασφάλεια μέσα στον πείρο του Motor Shield.

Βήμα 11: Συνέλευση: Επισκόπηση

Η ακολουθία συναρμολόγησης είναι σημαντική για να διασφαλιστεί η ομαλή πρόοδος προς ένα επιτυχημένο τέλος του έργου. Ετσι, 1. Ξεκινήστε με το πλαίσιο (κινητήρες, τροχοί)

2. Συνδέστε το Motor Shield με την πλακέτα Arduino.

3. Συνδέστε τα μοτέρ με την ασπίδα κινητήρα

4. Συνδέστε τη μονάδα Bluetooth HC-05 με το Motor Shield

Βήμα 12: Σετ ρομπότ αυτοκινήτου

Το κιτ πιθανότατα θα έχει οδηγίες συναρμολόγησης, αλλά γενικά τηρεί τα ακόλουθα βήματα:

1. Αποφασίστε για το μπροστινό και το πίσω μέρος του αυτοκινήτου (στη φωτογραφία, το μπροστινό μέρος δείχνει προς τα επάνω από την πλευρά του θεατή).

2. Σημειώστε τα μοτέρ ως αριστερά εμπρός, αριστερά πίσω και δεξιά εμπρός, δεξιά πίσω. Αυτό γίνεται για να διευκολυνθούν οι συνδέσεις στην αριστερή και τη δεξιά πλευρά του Motor Shield.

3. Συναρμολογήστε κάθε κινητήρα με τη σειρά, σημειώνοντας την τοποθέτηση όπως στη φωτογραφία (οι μπροστινοί κινητήρες βλέπουν προς τα πίσω, οι πίσω κινητήρες προς τα εμπρός). Για κάθε κινητήρα:

3.1 Τοποθετήστε τον κινητήρα στο πλαίσιο

3.2 Ασφαλίστε με τα στηρίγματα σε κάθε πλευρά

3.3 Προσθέστε τη βίδα και τα παξιμάδια και στερεώστε για να στερεωθεί ο κινητήρας στη θέση του

3.4 Προσθήκη κωδικοποιητή ταχύτητας (μαύρος/γκρι κύκλος)

3.5 Συνδέστε τον τροχό στην εξωτερική πλευρά του κινητήρα

Βήμα 13: Arduino & Motor Shield

Το Motor Shield θα κάνει piggyback τον πίνακα Arduino. Τοποθετήστε το Motor Shield πάνω από το Arduino διασφαλίζοντας τη σωστή ευθυγράμμιση των ακίδων: Οι καρφίτσες Motor Shield 0 RX και 1 TX πάνω από τις ακίδες Arduino 0 RX και 1 TX.

Πιέστε απαλά προς τα κάτω έως ότου οι 2 σανίδες ευθυγραμμιστούν και συνδεθούν με ασφάλεια. Όταν τελειώσει, το Motor Shield LEFT θα βρίσκεται πάνω από την είσοδο μπαταρίας Arduino 9V.

Διορθώστε ένα μικρό κενό κουτί στη μέση του πλαισίου και τοποθετήστε το συνδυασμό Arduino/Motor Shield στην κορυφή (ελαφρώς πάνω από τους κινητήρες).

Βεβαιωθείτε ότι το Bluetooth RX/TX είναι στραμμένο στο μπροστινό μέρος του αυτοκινήτου και η είσοδος μπαταρίας Arduino 9V στα αριστερά του αυτοκινήτου. Οι καρφίτσες Motor Shield M1 & M2 βρίσκονται τώρα στα αριστερά του αυτοκινήτου και οι ακίδες M3 & M4 βρίσκονται τώρα στα δεξιά του αυτοκινήτου.

Βήμα 14: Καλωδίωση ασπίδας κινητήρα

Το Motor Shield διαθέτει 4 συνδετήρες κινητήρα: M1, M2 στην αριστερή πλευρά και M3, M4 στη δεξιά πλευρά. Ο κινητήρας έχει ένα κίτρινο καλώδιο και ένα κόκκινο σύρμα +ve (δείτε τη φωτογραφία). Ο 1ος πείρος κάθε Μ είναι ο πείρος στραμμένος προς τα έξω (π.χ. Μ1/Μ4 Ο πρώτος πείρος βλέπει μπροστά, ο Μ2/Μ3 ο πρώτος πείρος πίσω).

Το M1 συνδέει τον αριστερό μπροστινό κινητήρα: 1ος πείρος -ve, 2ος πείρος +ve

Το M2 συνδέει τον κινητήρα Left Back: 1ος πείρος -ve, 2ος πείρος +ve

Το M3 συνδέει τον κινητήρα Δεξιού Πίσω: 1ος πείρος -ve, 2ος πείρος +ve

Το M4 συνδέει τον μπροστινό κινητήρα δεξιά: 1ος πείρος -ve, 2ος πείρος +ve

Οι σωστές συνδέσεις Mx είναι σημαντικές για να διασφαλιστεί ότι οι τροχοί περιστρέφονται στη σωστή κατεύθυνση μαζί. Για παράδειγμα, όταν το αυτοκίνητο πρόκειται να προχωρήσει προς τα εμπρός, όλοι οι τροχοί πρέπει να περιστρέφονται δεξιόστροφα και το αντίστροφο ισχύει για την πίσω κίνηση.

Βήμα 15: Καλωδίωση Bluetooth HC-05

Η μονάδα Bluetooth HC -05 χρειάζεται 4 καλώδια: σύνδεση RX & TX με Arduino/Motor Shield TX & RX, GND & VCC με Motor Shield Servos - & + ακίδες. Στην μπροστινή αριστερή πλευρά του Motor Shield υπάρχουν 2 ομάδες των 3 ακίδων η κάθε μία. είναι το 2ο σύμπλεγμα (πιο κοντά στη θύρα USB) που πρέπει να συνδεθεί, το αριστερό pin είναι -ve και το δεξί είναι +ve).

Bluetooth RX (μαύρο) -> Motor Shield 2 -Pin Header 1 (TX)

Bluetooth TX (κόκκινο) -> Motor Shield 2 -Pin Header 0 (RX)

Bluetooth GND (καφέ) -> - Servos (αριστερότερο pin)

Bluetooth VCC (κόκκινο) -> + Servos (δεξιά ακίδα)

Βήμα 16: Καλωδίωση μπαταριών

Διορθώστε (χρησιμοποιώντας Blu Tack, ταινία διπλής όψης ή κόλλα) την μπαταρία 9V στο μπροστινό μέρος του αυτοκινήτου. Συνδέστε το κουμπί μπαταρίας στην υποδοχή εισόδου μπαταρίας Arduino 9V (στην αριστερή πλευρά του αυτοκινήτου). Η πράσινη λυχνία Motor Shield θα ανάψει στη μονάδα Bluetooth (συνήθως κόκκινη) θα αρχίσει να αναβοσβήνει (δείχνει ότι είναι έτοιμο για ζεύγος).

Στερεώστε το πακέτο μπαταριών 4 AA στο πίσω μέρος του αυτοκινήτου. Συνδέστε τα αρνητικά (μαύρα) και θετικά (κόκκινα) καλώδια στις καρφίτσες της μπαταρίας Motor Shield (2 μπλε ακίδες που βλέπουν στο πίσω μέρος του αυτοκινήτου). Ο δεξιός πείρος με την ένδειξη GND συνδέεται με το μαύρο καλώδιο και ο άλλος αριστερός πείρος με το κόκκινο σύρμα.

Βήμα 17: Δοκιμές και οδήγηση

Το αυτοκίνητο είναι πλέον έτοιμο! Αλλά για να το μετακινήσουμε πραγματικά, πρέπει να αντιστοιχίσουμε τη μονάδα Bluetooth με την εφαρμογή Android. Βεβαιωθείτε ότι η λυχνία μονάδας Bluetooth αναβοσβήνει ενεργοποιώντας/απενεργοποιώντας, υποδεικνύοντας ότι είναι αναζητήσιμη και έτοιμη για σύζευξη.

1. Μεταβείτε στις Ρυθμίσεις του τηλεφώνου σας Android> Bluetooth και αναζητήστε τη μονάδα Bluetooth αυτοκινήτου. Στο έργο μας, η μονάδα είναι DSD TECH HC-05, ο κωδικός πρόσβασης/ο κωδικός είναι συνήθως 1234 (αν όχι, τότε 0000). Συνδέστε το τηλέφωνο Android με το HC-05.

2. Εκκινήστε την εφαρμογή Bluetooth RC Car, μεταβείτε στις Ρυθμίσεις (μενού εικονίδιο γρανάζι) και, στη συνέχεια, από το μενού Επιλογές επιλέξτε «Σύνδεση στο αυτοκίνητο». Εάν όλα είναι καλά, η σύνδεση πραγματοποιείται (το αναβοσβήσιμο Bluetooth σταματά) και ο μεγάλος κόκκινος κύκλος πάνω αριστερά στην οθόνη της εφαρμογής θα γίνει πράσινος.

3. Τοποθετήστε το σασί του αυτοκινήτου πάνω από ένα λεπτό μακρύ κουτί στο γραφείο σας, έτσι ώστε το κουτί να βρίσκεται στη μέση του πλαισίου και οι τροχοί να περιστρέφονται ελεύθερα γύρω από αυτό. Δοκιμάστε τη σύνδεση πατώντας κάθε κουμπί Εμπρός, Πίσω, Δεξιά και Αριστερά στην οθόνη της εφαρμογής. Δείτε βίντεο για οπτικά.

4. Εάν οι τροχοί περιστρέφονται σωστά (π.χ. αριστερόστροφα για εμπρός), τοποθετήστε το αυτοκίνητο σε λεία επιφάνεια (μάρμαρο, βινύλιο, ξύλο, ΟΧΙ χαλί) και οδηγήστε το αυτοκίνητο. Απολαμβάνω!

Βήμα 18: Πώς λειτουργεί

Η εφαρμογή Bluetooth RC Controller στέλνει τις ακόλουθες εντολές (με τη μορφή χαρακτήρων) στη μονάδα bluetooth αυτοκινήτου HC-05:

«F» για να πάμε μπροστά

«Β» για να πάμε πίσω

'L' για να στρίψετε αριστερά

'R' για να στρίψετε δεξιά

'S' για να σταματήσει το αυτοκίνητο

Ανατρέξτε στις Ρυθμίσεις της εφαρμογής για περισσότερες εντολές που μπορείτε να προσθέσετε στον κώδικα Arduino.

Η λογική της πλακέτας Arduino διαβάζει την είσοδο Bluetooth HC-05 (συνεχώς στη λειτουργία βρόχου ()), χρησιμοποιώντας τις συνδέσεις RX/TX και δίνει εντολή στο Motor Shield να μετακινήσει τους κινητήρες/τροχούς για την εκτέλεση της εντολής. Για παράδειγμα, για να στρίψετε αριστερά, το Arduino μετακινεί τους κινητήρες Μ1 και Μ2 προς τα εμπρός και τους κινητήρες Μ3 και Μ4 προς τα πίσω.