描述

本教程展示了如何使用連接到 ESP8266 Wi-fi 模塊和兩個步進電機的 Arduino Uno 通過 Wi-Fi 網絡設計遙控兩輪機器人漫游車。機器人可以通過普通的互聯網瀏覽器使用 HTML 設計的界面進行控制。Android 智能手機用于將視頻和音頻從機器人廣播到操作員的控制界面。

網上有很多不同形狀、尺寸和價格的機器人套件。但是，根據您的應用，它們都不適合，而且您可能會發現它們對于您的實驗來說太貴了。或者，也許您只是想制作您的機械結構而不是購買完整的。本教程還展示了如何為您自己的機器人項目設計和構建一個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 打印機或激光切割機。提出了一個簡單的機器人平臺。

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

[警告：部分照片已過時，因為設計進一步改進。但是，這里提出的想法仍然有效。]

第 1 步：工具

構建此原型需要以下工具：

• 手鋸（對亞克力板進行初始切割）

• 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（為螺栓鉆孔）

• 砂紙（平滑粗糙邊緣）

第二步：機械結構和材料

要構建定制機器人，首先您必須設計機械結構。這可能很容易，具體取決于您的應用程序，或者充滿了細節和限制。您可能需要在 3D CAD 軟件中進行設計，或者僅以 2D 形式繪制，具體取決于模型的復雜性。

如果您不想構建自己的機械結構，也可以在線購買完整的結構。網上有很多機器人套件。在這種情況下，您可能會跳到第 6 步。

在本教程中，設計了一個低成本的亞克力框架，用于連接電機和其他組件。本教程中介紹的結構是使用 123D Design CAD 軟件進行 3D 設計的。隨后使用 Draftsight 軟件將每個部件轉換為 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)

基礎結構的搭建分為以下幾個步驟：

• 根據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 3D 圖紙用螺栓和螺母安裝組件。

不幸的是，步進電機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，我在電機軸和車輪之間臨時搭建了一個木質聯軸器。

第 3 步：切割結構

首先，您需要將模型的尺寸轉移到亞克力板上。使用普通打印機在不干膠紙上打印 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您的尺寸切割亞克力或使用下面描述的斷裂技術。

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紙張，只需對其進行評分以創建一些軌道，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

用鉆孔機在 2D 圖中所示的位置（在掩模中標明）鉆孔。

亞克力相對容易鉆孔。因此，如果您不處理鉆孔機，您可以使用鋒利的工具（例如美工刀）手動鉆孔。您也可以使用它來擴大小孔以適應螺栓尺寸。

取下面具，你的基地就準備好了。

第 5 步：組裝結構

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根據圖像用螺栓和螺母安裝組件，您的結構將準備就緒。

M3 螺栓用于安裝步進電機，而 5/32" 螺栓用于安裝前輪和智能手機夾。

現在休息一下，開始在下面的步驟中組裝電路......

第 6 步：電子產品

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 驅動器的步進電機 (x2)（購買/購買）

• 一臺計算機（用于編譯和上傳 Arduino 代碼）

• 移動電源（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商店中在線找到。該電路由連接到 Arduino 的 USB 端口的移動電源供電。

根據原理圖連接所有組件。您需要一些跳線來連接 ESP-8266 模塊和步進電機。您可以使用 protoshield（用于更緊湊的電路）、普通面包板或設計您自己的 Arduino shield。將 USB 電纜插入 Arduino Uno 板并繼續下一步。

第 7 步：Arduino 代碼

安裝最新的 Arduino IDE。在這個項目中 stepper.h 庫用于控制步進電機。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 板連接到您的計算機 USB 端口并上傳代碼。

第 8 步：Android 網絡攝像機

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使用 Android 智能手機將視頻和音頻從機器人廣播到控制界面。您可以在 Google Play 商店 上找到該應用。

安裝它并進入下一步。

第 9 步：將電路放入機器人中

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如圖所示，使用一些 M1 螺栓將電路安裝在機器人頂部。

之后，使用雙面膠帶將您的移動電源粘在機器人背面（因為以后很容易移除），然后將智能手機放入夾子中。

第十步：基于Web的控制界面

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為控制機器人設計了一個 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/音頻服務器的 IP 地址（來自 Android IP 網絡攝像頭應用程序）。

有一個測試但是，這將使機器人旋轉，直到收到另一個命令。鍵盤方向鍵用于向前或向后移動機器人，以及向左或向右旋轉。

第 11 步：使用

當 Arduino 重新啟動時，它會嘗試自動連接您的 wi-fi 網絡。使用串行監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備的 IP 地址。

斷開 Arduino Uno 與計算機的連接并將其連接到移動電源。等待它再次連接。

在連接到機器人的智能手機中啟動 IP Webcam 應用程序。在您的控制界面上輸入視頻/音頻 IP 并連接到服務器，您就可以開始使用了。您可能需要降低應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機器人或向前/向后移動機器人，并享受探索環境的樂趣。