Arduino Bluetooth-Roboterauto - Gunook

2024 Autor: John Day | [email protected]. Zuletzt bearbeitet: 2024-01-30 07:17

Bauen Sie Ihr erstes Arduino-Roboterauto!

Die vollständigste und umfassendste visuelle Schritt-für-Schritt-Anleitung zum Bau Ihres ersten Arduino Bluetooth-Roboterautos. Genießen!

Schritt 1: Projektübersicht

Ein Roboterauto-Chassis enthält den unteren Rahmen, an dem die Motoren befestigt sind, die die Reifen/Räder antreiben. Die Motoren sind mit einem angetriebenen Motor Drive Shield verbunden, der (Huckepack-Stil) mit der Arduino UNO-Platine verbunden ist. Ein Bluetooth-Empfängermodul ist ebenfalls mit dem Arduino-Board verbunden. Der Arduino ist so programmiert, dass er Bluetooth-Signale von einer Android-App empfängt und die Motoren ein- und ausschaltet, wodurch die Räder gedreht und das Auto bewegt wird.

Schritt 2: Methodik: Holen, vorbereiten, zusammenbauen

• Komponenten abrufen: Sammeln Sie alle Komponenten im Voraus, um das Projekt abzuschließen.
• Module vorbereiten: Verbinden Sie alle miteinander verbundenen Module mit Konnektoren.
• Projekt zusammenbauen: Reihenfolge der Montage, um reibungslose und einfache Verbindungen zu gewährleisten.

Schritt 3: Komponenten

• Arduino Uno R3-Board: Das Projekt verwendet Freenove UNO R3, aber jedes Arduino-kompatible Board ist ausreichend. Der Arduino enthält den Projektcode, liest (Eingangs-) Bluetooth-Signale vom Bluetooth-Modul und schreibt (Ausgangs-)Signale auf das Motorschild.
• L293D Motor Drive Shield: Das Projekt verwendet das Gikfun Motor Drive Shield Erweiterungsboard L293D für Arduino UNO. Das Motorschild liest (Eingangs-) Signale von der Arduino-Platine und treibt (Ausgangs-) Servos an, die die Räder drehen.
• HC-05 Bluetooth Wireless: Das Projekt verwendet das DSD-Tech HC-05 Bluetooth Serial Pass-Through-Modul. Das Bluetooth-Modul empfängt (Eingangs-) Bluetooth-Signale von der Android-App und sendet (Ausgangs-)Signale an das Arduino-Board.
• Robot Car Kit: Das Kit enthält ein Chassis, Motoren, Reifen/Räder, Drähte, Schrauben, Muttern usw. Ein Basis-Kit enthält ein Chassis (vielleicht 2), 4 Motoren, 4 Räder und Muttern, Bolzen, Schrauben und 2 Drähte pro Motor.
• Batterien: Zwei Batterien: eine 9V für das Arduino-Board und eine 4 AA-Einheit für das Motor Shield. Eine 9V-Batterie treibt den Arduino an und eine Einheit von 4 AA-Batterien treibt den Motorschild an.
• Android-App: Android-Bluetooth-RC-Controller-App zum Senden von Bluetooth-Signalen an das Roboterauto. Die App steuert die Bewegungen des Roboterautos (vorwärts gehen, rückwärts gehen, links abbiegen, rechts abbiegen).

Schritt 4: Vorbereitungen: Übersicht

Das Roboterauto wird in der Regel (eBay, Amazon, Banggood, etc.) entweder als Grundbausatz (Chassis, Motoren, Räder, Muttern, Schrauben, Drähte aber KEINE Platinen) oder als Komplettbausatz (mit Arduino, Motor Shield, Bluetooth, Batterien, Montageanleitung und optional weitere Sensoren). Die Montage ist die gleiche, solange Sie alle Komponenten haben.

Schritt 5: Motorkabel

Jeder Motor muss an 2 Drähte angeschlossen werden: Masse und Spannung. Verbinden Sie aus Gründen der Konsistenz (durch Löten oder Haken) das positive Spannungskabel (rot) mit dem oberen Motoranschluss und das negative Erdungskabel (schwarz, blau oder eine andere Farbe) mit dem unteren Motoranschluss.

Tun Sie dies VOR der Montage, jeden Motor einzeln. Wenn nach der Montage das Löten der unteren Drahtverbindung etwas schwierig sein kann (aber machbar!). Es ist auch ratsam, die Drähte vertikal zu verlöten (nach oben zeigend, nicht zur Seite), um eine längere Drahtlänge bereitzustellen, die das Anschließen des anderen Endes an die Motorabschirmung erleichtert.

Schritt 6: Bluetooth-Drähte

Das Bluetooth-Modul HC-05 benötigt 4 Drähte:

RX & TX: Buchse (von der HC-05-Seite) auf männlich (Motor Shield TX & RX Header-Pins).

VCC & GND: Buchse (von der HC-05-Seite) auf Buchse (Motor Shield Servos + & - Pins).

Schritt 7: Motorschirmdrähte

Das Motor Shield sitzt auf der Arduino-Platine (Huckepack), sodass seine GPIOs (Pins) der darunter liegenden Arduino-Platine entsprechen. Wir können oder wollen die Pins der Arduino-Platine nicht direkt verlöten.

Also müssen wir einen 2-Pin-Header an GPIO 0 & 1 auf dem Motor Shield anlöten (daher eine Verbindung zu den Arduino RX- bzw. TX-Pins darunter). Diese werden später mit den Bluetooth TX- und RX-Pins des HC-05 verbunden (also in umgekehrter Reihenfolge: Bluetooth RX zu Arduino TX und Bluetooth TX zu Arduino RX).

Schritt 8: Arduino-Logikcode

Der Arduino muss Eingangssignale (Bluetooth) lesen und Ausgangsbefehle an die Motoren schreiben, um die Räder zu bewegen. Der Code kann aus der Box unten in die Arduino-IDE auf Ihrem Mac/PC kopiert und dann auf das Arduino-Board hochgeladen werden.

Der Code benötigt die AFMotor-Bibliothek (AF = Ada Fruit). Dies ist eine Standardbibliothek und kann direkt von der Arduino IDE installiert werden (keine externen Links erforderlich). Navigieren Sie zu Skizze > Bibliothek einschließen > Bibliotheken verwalten und suchen Sie dann über Adafruit Motor Shield. Installieren Sie Version 1.0.1 (nicht 2.0) für dieses Projekt. Kopieren Sie dann den folgenden Code und fügen Sie ihn in eine neue IDE-Projektdatei ein, überprüfen Sie dann und fügen Sie sie hoch. Sobald der Upload erfolgreich war, trennen Sie das Arduino-Board (da es den Code in seinem Speicher behält). Der Arduino ist nun als eigenständiges Gerät bereit.

Schritt 9: Android Arduino Bluetooth RC Auto App

Navigieren Sie auf einem Android-Telefon zum Google Play Store und laden Sie die Arduino Bluetooth RC Car App herunter. Die App wird später mit dem HC-05 Bluetooth-Modul gekoppelt, sobald es mit dem Arduino / Motor Shield verbunden ist. Mit der App können Sie die Autobewegungen steuern.

Schritt 10: Batterien

Sie benötigen 2 Batterieeinheiten:

Eine 9-V-Batterie mit Batterieschnapper, die das Arduino-Board mit Strom versorgt.

Ein 4xAA Batteriehalter (oder was auch immer Ihr Robot Car Kit benötigt) um das Motor Shield mit Strom zu versorgen. Die Drähte müssen möglicherweise gecrimpt werden, um sicherzustellen, dass sie sicher in den Motorschutzstift passen.

Schritt 11: Montage: Übersicht

Die Reihenfolge der Montage ist wichtig, um einen reibungslosen Ablauf zu einem erfolgreichen Projektende zu gewährleisten. So, 1. Beginnen Sie mit dem Chassis (Motoren, Räder)

2. Verbinden Sie das Motor Shield mit der Arduino-Platine.

3. Verbinden Sie die Motoren mit dem Motorschild

4. Verbinden Sie das HC-05 Bluetooth-Modul mit dem Motor Shield

Schritt 12: Roboter-Auto-Kit

Der Bausatz enthält höchstwahrscheinlich eine Montageanleitung, die jedoch im Allgemeinen die folgenden Schritte einhält:

1. Entscheiden Sie sich für die Vorder- und Rückseite des Autos (auf dem Foto zeigt die Vorderseite nach oben, als würde sie aus der Sicht des Betrachters vorwärts gehen).

2. Markieren Sie die Motoren als links vorne, links hinten und rechts vorne, rechts hinten. Dies soll die Verbindungen zur linken und rechten Seite der Motorabschirmung erleichtern.

3. Bauen Sie jeden Motor der Reihe nach zusammen und beachten Sie die Platzierung wie auf dem Foto (die vorderen Motoren zeigen nach hinten, die hinteren Motoren zeigen nach vorne). Für jeden Motor:

3.1 Setzen Sie den Motor auf das Chassis

3.2 Mit den Klammern auf jeder Seite befestigen

3.3 Fügen Sie die Schraube und Muttern hinzu und befestigen Sie sie, um den Motor zu fixieren

3.4 Geschwindigkeitsgeber hinzufügen (schwarzer/grauer Kreis)

3.5 Befestigen Sie das Rad an der äußeren Motorseite

Schritt 13: Arduino & Motor Shield

Das Motor Shield wird das Arduino-Board huckepack tragen. Platzieren Sie das Motor Shield auf dem Arduino und stellen Sie sicher, dass die Pins richtig ausgerichtet sind: Das Motor Shield 0 RX- und 1 TX-Pins oben auf den Arduino 0 RX- und 1 TX-Pins.

Drücken Sie vorsichtig nach unten, bis die 2 Bretter sicher ausgerichtet und verbunden sind. Wenn Sie fertig sind, befindet sich das Motor Shield LEFT über dem Arduino 9V-Batterieeingang.

Befestigen Sie eine kleine leere Box in der Mitte des Chassis und positionieren Sie die Arduino / Motor Shield Combo oben (etwas über den Motoren).

Stellen Sie sicher, dass der Bluetooth RX / TX zur Vorderseite des Autos zeigt und der Arduino 9V-Batterieeingang auf der linken Seite des Autos liegt. Die Pins M1 und M2 des Motorschilds befinden sich jetzt auf der linken Seite des Autos und die Pins M3 und M4 befinden sich jetzt auf der rechten Seite des Autos.

Schritt 14: Motorschirmverkabelung

Das Motorschild hat 4 Motoranschlüsse: M1, M2 auf der linken Seite und M3, M4 auf der rechten Seite. Der Motor hat ein -ve gelbes Kabel und ein +ve rotes Kabel (siehe Foto). Der 1. Pin jedes M ist der Pin, der nach außen zeigt (z. B. M1/M4 1. Pin zeigt nach vorne, M2/M3 1. Pin zeigt nach hinten).

M1 verbindet den linken vorderen Motor: 1. Pin -ve, 2. Pin +ve

M2 verbindet den linken hinteren Motor: 1. Pin -ve, 2. Pin +ve

M3 verbindet den Right Back Motor: 1. Pin -ve, 2. Pin +ve

M4 verbindet den rechten vorderen Motor: 1. Pin -ve, 2. Pin +ve

Die richtigen Mx-Verbindungen sind wichtig, damit sich die Räder gemeinsam in die richtige Richtung drehen. Wenn sich das Auto beispielsweise vorwärts bewegen soll, sollten sich alle Räder gegen den Uhrzeigersinn drehen, und umgekehrt gilt für die Rückwärtsfahrt.

Schritt 15: HC-05 Bluetooth-Verkabelung

Das HC-05 Bluetooth-Modul benötigt 4 Drähte: RX & TX verbinden mit Arduino / Motor Shield TX & RX, GND & VCC zu Motor Shield Servos - & + Pins. Auf der vorderen linken Seite des Motorschilds befinden sich 2 Cluster mit jeweils 3 Pins; es ist der 2. Cluster (näher am USB-Port), der angeschlossen werden muss, der ganz linke Pin ist -ve und der ganz rechte ist +ve).

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

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

Bluetooth GND (braun) -> - Servos (Pin ganz links)

Bluetooth VCC (rot) -> + Servos (Pin ganz rechts)

Schritt 16: Batterieverkabelung

Befestigen Sie (mit Blu Tack, doppelseitigem Klebeband oder Kleber) die 9V-Batterie an der Vorderseite des Autos. Verbinden Sie den Batterieschnapper mit der Arduino 9V Batterieeingangsbuchse (auf der linken Seite des Autos). Das grüne Licht des Motorschilds leuchtet auf und das Bluetooth-Modul (normalerweise rot) beginnt zu blinken (zeigt die Bereitschaft zum Pairing an).

Befestigen Sie den 4 AA-Batteriesatz an der Rückseite des Autos. Verbinden Sie die negativen (schwarzen) und positiven (roten) Drähte des Packs mit den Batteriestiften des Motorschilds (2 blaue Stifte zeigen zur Rückseite des Autos). Der rechte mit GND gekennzeichnete Pin wird mit dem schwarzen Draht verbunden, der andere linke Pin mit dem roten Draht.

Schritt 17: Testen & Fahren

Das Auto ist jetzt fertig! Aber damit es sich tatsächlich bewegen kann, müssen wir das Bluetooth-Modul mit der Android-App koppeln. Stellen Sie sicher, dass die LED des Bluetooth-Moduls blinkt, um anzuzeigen, dass es durchsuchbar und zum Koppeln bereit ist.

1. Navigieren Sie zu Einstellungen Ihres Android-Telefons > Bluetooth und suchen Sie nach dem Bluetooth-Modul des Autos. In unserem Projekt ist das Modul DSD TECH HC-05, das Passwort/Pin ist normalerweise 1234 (wenn nicht, dann 0000). Koppeln Sie das Android-Telefon mit dem HC-05.

2. Starten Sie die Bluetooth RC Car App, navigieren Sie zu Einstellungen (Zahnradsymbolmenü) und wählen Sie dann im Optionsmenü „Mit Auto verbinden“. Wenn alles in Ordnung ist, wird die Verbindung hergestellt (Bluetooth-Blinken hört auf) und der große rote Kreis oben links auf dem App-Bildschirm wird grün.

3. Stellen Sie das Autochassis auf einen dünnen langen Karton auf Ihrem Schreibtisch, sodass sich der Karton in der Mitte des Chassis befindet und sich die Räder frei um ihn drehen können. Testen Sie die Verbindung, indem Sie auf dem App-Bildschirm auf jede Vorwärts-, Rückwärts-, Rechts- und Linkstaste tippen. Sehen Sie sich das Video für Bilder an.

4. Wenn sich alle Räder richtig drehen (z. B. gegen den Uhrzeigersinn für vorwärts), stellen Sie das Auto auf eine glatte Oberfläche (Marmor, Vinyl, Holz, NICHT Teppich) und fahren Sie mit dem Auto herum. Genießen!

Schritt 18: Wie es funktioniert

Die Bluetooth RC Controller App sendet die folgenden Befehle (in Form von Zeichen) an das Auto-Bluetooth-Modul HC-05:

'F' um vorwärts zu gehen

'B' um rückwärts zu gehen

'L' um nach links abzubiegen

'R' um rechts abzubiegen

'S' um das Auto anzuhalten

Weitere Befehle, die Sie dem Arduino-Code hinzufügen können, finden Sie in den App-Einstellungen.

Die Arduino-Board-Logik liest den Bluetooth HC-05-Eingang (kontinuierlich in der loop()-Funktion) unter Verwendung der RX/TX-Verbindungen und weist das Motor Shield an, die Motoren/Räder zu bewegen, um den Befehl auszuführen. Um zum Beispiel nach links abzubiegen, bewegt der Arduino die Motoren M1 und M2 vorwärts und die Motoren M3 und M4 rückwärts.