Controle de carro robótico por WiFi

16 de junho de 2024 Roberto Magalhães

Este tutorial irá ensiná-lo a controlar um carro Robo usando qualquer dispositivo habilitado para Wifi.

Componentes necessários:

1. Módulo Wi-Fi ESP 8266

2. Arduino UNO (ou equivalente) 3. Motorista L293D 4. Chassi 5. Motorredutores 12V DC X 2 6. Rodas X 2 7. Roda giratória 8. Fios 9. Tábua de ensaio 10. PCB pequeno 11. Cabeçalhos masculinos 12. Cabeçalhos femininos

Sobre ESP8266

ESP 8266 é a última novidade na internet. É um módulo Wifi um pouco maior que uma moeda de 1 Re. Bem, não é por isso que é famoso. O que o tornou muito popular entre os entusiastas da eletrônica é seu custo inacreditavelmente baixo. Comprei por apenas US $ 5 (~ 300 Rs). Um Arduino junto com um escudo Wifi custaria 10 vezes o custo deste módulo.

Figo. 1: Imagem mostrando módulos Wi-Fi ESP8266

Pode ser interligado com qualquer microcontrolador através da comunicação USART, o que implica que necessita apenas dos pinos RX e TX. Outra pena ao chapéu foi adicionada recentemente. O desenvolvedor lançou os arquivos SDK do módulo e, portanto, até mesmo o módulo pode ser reprogramado e seus pinos GPIO podem ser usados de forma independente, sem qualquer microcontrolador adicional. Mas isso está além do escopo deste tutorial. Estaríamos usando o módulo junto com o Arduino UNO.

Fazendo um adaptador Breadboard para o módulo ESP8266:

O problema com o recurso físico do módulo é que você não pode conectá-lo diretamente a uma placa de ensaio. Então decidi fazer um adaptador que será usado para conectar o módulo a uma placa de ensaio. Estas são as peças que você precisaria para fazer o adaptador:

Figura 2: Imagem mostrando os componentes necessários para fazer o adaptador breadboard do modem ESP8266

Comece soldando o conector fêmea na PCB. Solde os pinos dos cantos primeiro para que o cabeçalho se encaixe corretamente na placa de circuito impresso. Em seguida, solde os 4 pinos restantes.

Fig. 3: Imagem mostrando PCB do adaptador de placa de ensaio soldada para caber no cabeçalho fêmea do modem ESP8266

Em seguida, coloque os conectores macho no lado oposto da PCB e solde-os cuidadosamente na PCB.

Figura 4: Imagem mostrando o cabeçalho macho colocado no adaptador da placa de ensaio do modem ESP8266

Após a soldagem, você pode remover a peça de plástico preta presa ao conector macho e começar a soldar cada pino macho ao pino fêmea correspondente. No final você teria algo assim:

Fig. 5: Imagem mostrando o conector macho soldado no adaptador da placa de ensaio do modem ESP8266

Depois de fazer isso, você pode encaixá-lo em uma placa de ensaio e conectar o módulo ESP 8266 a ele facilmente.

Aqui está um tutorial em vídeo detalhado mostrando o processo: (Opcional)

Figura 6: Imagem mostrando o adaptador de placa de ensaio do modem ESP8266 colocado em uma placa de ensaio

Figura 7: Imagem mostrando o módulo Wi-Fi ESP8266 colocado sobre a placa de ensaio

Comandos AT para ESP 8266:

Comando	Descrição
AT+GMR	Para saber a versão do firmware
AT+RST	Para redefinir o módulo
AT+CWMODE	Para definir o modo de operação, ou seja, como ponto de acesso ou modo de estação ou ambos.
AT+CWLAP	Para ver a lista de APs disponíveis
AT+CIPSERVER	Para definir como servidor
AT+CIPMUX	Para escolher entre conexões simples ou múltiplas
AT+CIPSEND	Para definir o número do canal, comprimento dos dados e enviar dados por WiFi
AT+CIPCLOSE	Para fechar a conexão

Servidor em ESP 8266:

Estaremos enviando uma interface web (uma página HTML) para qualquer dispositivo (digamos, um telefone celular habilitado para Wifi) conectado ao módulo Wifi. O código da página HTML seria fornecido pelo Arduino. E também, o Arduino decodificaria a solicitação do dispositivo e controlaria os motores de acordo. Como o módulo Wifi também pode funcionar como ponto de acesso, não precisamos de um roteador wireless extra para o projeto. Se você não tem ideia sobre páginas HTML, vá para meu projeto “Controlling Appliances over Wifi and Ethernet” e conheça o básico. Aqui está o algoritmo a ser seguido para configurar um servidor no ESP 8266:

Algoritmo:

– Módulo de teste usando o comando “AT” – Defina o modo de operação usando o comando “AT+CWMODE=” – Defina o número de conexões usando o comando “AT+CIPMUX=” – Defina-o como servidor usando o comando “AT+CIPSERVER=,” – Se a solicitação GET for recebida de um navegador, use o comando “AT+CIPSEND=, ” seguido dos dados HTML que você deseja enviar. – Após a conclusão feche a conexão usando o comando “AT+CIPCLOSE”.

Configuração de hardware:

Reúna todas as peças mostradas na imagem.

Figura 8: Imagem mostrando os componentes necessários para fazer o robô

Fixe os motores ao chassi e depois as rodas ao eixo.

Figura 9: Imagem mostrando a estrutura metálica do robô conectada ao motor DC

Use alguns parafusos e porcas para fixar a roda giratória

Figura 10: Imagem mostrando rodas conectadas aos motores DC no Robot

Figura 11: Imagem da roda giratória fixada na parte frontal do Robot Car

Figura 12:

Explicação do código:

– Definir os pinos 8, 9, 10 e 11 como pinos de saída e comunicação serial com taxa de transmissão de 9600 bps. – Envie o comando “AT” para o módulo. – Defina o modo de operação como estação e ponto de acesso usando o comando “AT+CWMODE=3” – Defina o modo de conexão para múltiplas conexões enviando “AT+CIPMUX=1” – Coloque o módulo em modo Servidor e utilize a porta padrão enviando “AT+CIPSERVER=1, 80” – Entre no loop infinito e verifique se há solicitações recebidas por Wifi – Se uma solicitação foi feita, leia a solicitação e armazene o número do canal de onde a solicitação foi originada – Envie o código da página HTML para o número do canal armazenado usando os comandos “AT+CIPSEND=, ” seguido dos dados do código HTML. – Feche a conexão utilizando “AT+CIPCLOSE=” e aguarde a próxima solicitação feita pelo navegador. – Se a solicitação for recebida, leia-a e decodifique a instrução da solicitação. Tome as medidas correspondentes nos motores. (Por exemplo, se você clicar em “Avançar” na página web, o Arduino ouvirá a solicitação, mudará para a direção do robô para encaminhar)

Instruções de configuração

-Conecte tudo de acordo com o diagrama de circuito e ligue todo o sistema.

Fig. 13: Protótipo de carro robótico simples

– Aguarde alguns segundos para que o Wifi e o Arduino inicializem. Após cerca de 30 segundos, ative o Wifi no seu dispositivo (celular, tablet ou laptop) e você verá algumas redes disponíveis.

– Você pode se conectar à sua rede doméstica (que é “Robôs recarregados” no meu caso e é a isso que vou me conectar) ou ao próprio ponto de acesso (que é “ESP_9F0F14” No meu caso. O SSID do módulo nada mais é do que seu nome seguido dos últimos 6 caracteres de seu endereço MAC)

Figura 14: Protótipo de circuito de controle baseado em Arduino montado em carro robótico

– Em seguida, abra seu navegador e digite o endereço IP

1. Do módulo na rede doméstica caso você esteja conectado à rede doméstica (como eu e no meu caso é 192.168.0.101 ou 192.168.0.102) Ou 2. 192.168.1.4 caso você se conecte ao ponto de acesso denominado “ESP_<últimos 6 caracteres do endereço MAC>” Daqui a pouco você deverá ver uma página como esta em seu navegador: Agora clique nos links e você verá o motor começar a se mover. Caso estejam se movendo na direção errada, verifique as conexões e troque-as se necessário.

Figura 15: Captura de tela de conexões Wi-Fi no telefone Android mostrando o ponto de acesso do módulo ESP

– Você pode se conectar à sua rede doméstica (que é “Robots Reloaded” no meu caso e é a ela que vou me conectar) ou ao próprio Ponto de Acesso (que é “ESP_9F0F14” no meu caso. O SSID do módulo nada mais é do que seu nome seguido pelos últimos 6 caracteres de seu endereço MAC)

Código fonte do projeto

#define esp Serial

#define in1 8#define in2 9#define in3 10#define in4 11#define BUFFER_SIZE 1000char buffer(BUFFER_SIZE); void send_at(String x){ esp.println(x);} void setup { pinMode(in1, OUTPUT);pinMode(in2, OUTPUT);pinMode(in3, OUTPUT);pinMode(in4, OUTPUT);delay(2000);esp.begin(9600);esp.println("AT");delay(1000);esp.println("AT+CWMODE=3");delay(1000);esp.println("AT+CIPMUX=1");delay(1000);esp.println("AT+CIPSERVER=1,80");delay(1000);esp.println("AT+CIFSR");delay(1000);} bool read_till_eol { static int i=0; if(esp.available ) { char c=esp.read ; buffer(i++)=c; if(i==BUFFER_SIZE) i=0; if(i>1 && buffer(i-2)==13 && buffer(i-1)==10) { buffer(i)=0; i=0; return true; } } return false;} void loop { int ch_id, packet_len; char *pb; if(read_till_eol ) { if(strncmp(buffer, "+IPD,", 5)==0) { // request format: +IPD,ch,len:data sscanf(buffer+5, "%d,%d", &ch_id, &packet_len); if (packet_len > 0) { pb = buffer+5; while(*pb!=':') pb++; pb++; if (strncmp(pb, "GET / ", 6) == 0) { serve_homepage(ch_id,0); } else if (strncmp(pb, "GET /?fwd", 9) == 0){ forward ; serve_homepage(ch_id,1); } else if (strncmp(pb, "GET /?rev", 9) == 0){ reverse ; serve_homepage(ch_id,2); } else if (strncmp(pb, "GET /?rgt", 9) == 0){ right ; serve_homepage(ch_id,3); } else if (strncmp(pb, "GET /?lft", 9) == 0){ left ; serve_homepage(ch_id,4); } else if (strncmp(pb, "GET /?stp", 9) == 0){ stop_bot ; serve_homepage(ch_id,0); } } }}} void serve_homepage(int ch_id, byte state){ delay(1000); esp.print(F("AT+CIPSEND=")); esp.print(ch_id); esp.print(","); esp.println("512"); delay(500); esp.print("HTTP/1.1 200 OKrnContent-Type:text/htmlrnrnROBOT CONTROLLER WELCOME TO THE WEB INTERFACE OF ROBOT CONTROLLER OVER WIFI

"); esp.print("

FORWARD

LEFT STOP "); esp.print("RIGHT

REVERSE

Created by GANESH SELVARAJ for EngineersGarage.com

"); delay(5000); esp.print(F("AT+CIPCLOSE=")); esp.println(ch_id);} void forward { digitalWrite(in1,HIGH); digitalWrite(in2,LOW); digitalWrite(in3,HIGH); digitalWrite(in4,LOW);}void reverse { digitalWrite(in1,LOW); digitalWrite(in2,HIGH); digitalWrite(in3,LOW); digitalWrite(in4,HIGH);}void right { digitalWrite(in1,HIGH); digitalWrite(in2,LOW); digitalWrite(in3,LOW); digitalWrite(in4,LOW);}void left { digitalWrite(in1,LOW); digitalWrite(in2,LOW); digitalWrite(in3,HIGH); digitalWrite(in4,LOW);}void stop_bot { digitalWrite(in1,LOW); digitalWrite(in2,LOW); digitalWrite(in3,LOW); digitalWrite(in4,LOW);}