Robot sterowany gestami za pomocą Arduino: 7 kroków

2025 Autor: John Day | [email protected]. Ostatnio zmodyfikowany: 2025-01-23 15:02

Roboty są wykorzystywane w wielu sektorach, takich jak budownictwo, wojsko, produkcja, montaż itp. Roboty mogą być autonomiczne lub półautonomiczne. Roboty autonomiczne nie wymagają interwencji człowieka i mogą działać samodzielnie w zależności od sytuacji. Roboty półautonomiczne działają zgodnie z instrukcjami podawanymi przez ludzi. Te półautonomiczne mogą być sterowane za pomocą pilota, telefonu, gestów itp. Wcześniej zbudowaliśmy kilka robotów opartych na IoT, którymi można sterować z serwera WWW.

W dzisiejszym artykule zbudujemy robota sterowanego gestami przy użyciu Arduino, akcelerometru MPU6050, pary transceiverów nRF24L01 i modułu sterownika silnika L293D. Zaprojektujemy tego robota na dwie części. Jednym z nich jest Nadajnik, a drugim Odbiornik. Sekcja nadajnika składa się z Arduino Uno, akcelerometru i żyroskopu MPU6050 oraz nRF24L01, podczas gdy sekcja odbiornika składa się z Arduino Uno, nRF24L01, dwóch silników prądu stałego i sterownika silnika L293D. Nadajnik będzie działał jako pilot do sterowania Robotem, gdzie robot będzie się poruszał zgodnie z gestami.

Krok 1: Wymagane komponenty

• Arduino Uno (2)
• NRF24L01 (2)
• Silnik MPU6050DC (2)
• Moduł sterownika silnika L293D
• Rzadkie ciasto

Przyspieszeniomierz i żyroskop MPU6050 Moduł czujnika MPU6050 to kompletny 6-osiowy (3-osiowy akcelerometr i 3-osiowy żyroskop) mikroelektromechaniczny system. Moduł czujnika MPU6050 posiada również wbudowany czujnik temperatury. Posiada magistralę I2C i interfejs magistrali pomocniczej I2C do komunikacji z mikrokontrolerami i innymi urządzeniami czujnikowymi, takimi jak magnetometr 3-osiowy, czujnik ciśnienia itp. Moduł czujnika MPU6050 służy do pomiaru przyspieszenia, prędkości, orientacji, przemieszczenia i niektórych innych ruchów powiązanych parametrów. Ten moduł czujnika ma również wbudowany cyfrowy procesor ruchu, który może wykonywać złożone obliczenia.

Moduł nadawczo-odbiorczy NRF24L01

nRF24L01 to jednoukładowy nadajnik-odbiornik radiowy dla światowego pasma ISM 2,4 - 2,5 GHz. Transceiver składa się z w pełni zintegrowanego syntezatora częstotliwości, wzmacniacza mocy, oscylatora kwarcowego, demodulatora, modulatora i silnika protokołu Enhanced ShockBurs. Moc wyjściową, kanały częstotliwości i konfigurację protokołu można łatwo zaprogramować za pomocą interfejsu SPI. Zakres napięcia roboczego tego modułu nadawczo-odbiorczego wynosi od 1,9 V do 3,6 V. Posiada wbudowane tryby wyłączania i czuwania, dzięki którym jest energooszczędny i łatwy do zrealizowania.

Krok 2: Działanie robota sterowanego gestami dłoni za pomocą Arduino

Aby zrozumieć działanie tego samochodu sterującego gestami Arduino, podzielmy ten projekt na dwie części. Pierwsza część to część nadajnika (pilot), w której czujnik akcelerometru MPU6050 w sposób ciągły wysyła sygnały do odbiornika (Robota) poprzez Arduino i nadajnik nRF.

Druga część to część odbiornika (samochód robota), w której odbiornik nRF odbiera przesyłane dane i przesyła je do Arduino, które dalej je przetwarza i odpowiednio przesuwa robota.

Czujnik akcelerometru MPU6050 odczytuje współrzędne X Y Z i wysyła współrzędne do Arduino. W tym projekcie potrzebujemy tylko współrzędnych X i Y. Arduino następnie sprawdza wartości współrzędnych i przesyła dane do nadajnika nRF. Przesyłane dane są odbierane przez odbiornik nRF. Odbiornik wysyła dane do Arduino po stronie odbiornika. Arduino przekazuje dane do IC sterownika silnika, a sterownik silnika obraca silniki w wymaganym kierunku.

Krok 3: Schemat obwodu

Ten robot sterowany gestem dłoni za pomocą sprzętu Arduino jest podzielony na dwie sekcje

1. Nadajnik
2. Odbiorca

Krok 4: Obwód nadajnika do samochodu sterowanego gestami Arduino

Sekcja nadajnika tego projektu składa się z akcelerometru i żyroskopu MPU6050, transceivera nRF24L01 i Arduino Uno. Arduino w sposób ciągły pobiera dane z MPU6050 i przesyła je do nadajnika nRF. Nadajnik RF przekazuje dane do otoczenia.

Krok 5: Obwód odbiornika dla samochodu sterowanego gestami Arduino

Sekcja odbiornika tego robota sterowanego gestami składa się z Arduino Uno, nadajnika-odbiornika nRF24L01, 2 silników prądu stałego i modułu sterownika silnika. Odbiornik NRF24L01 odbiera dane z nadajnika i przesyła je do Arduino. Następnie zgodnie z otrzymanymi sygnałami Arduino porusza silniki prądu stałego.

Krok 6: Objaśnienie programu

W przypadku robota sterowanego gestami korzystającego z Arduino, pełny kod jest dostępny tutaj. Poniżej wyjaśniamy program linijka po linijce.

Program po stronie nadajnika

W tym programie Arduino odczytuje dane z MPU6050 i przesyła je do nadajnika nRF 24L01.

1. Rozpocznij program od dodania wymaganych plików bibliotecznych. Możesz pobrać pliki biblioteki z podanych linków.

SPI.h

nRF24L01.h

Drut.h

MPU6050.h

2. Następnie zdefiniuj zmienne dla danych żyroskopu i akcelerometru MPU6050. Tutaj będą używane tylko dane akcelerometru.

3. Zdefiniuj adresy rur radiowych dla pinów CN i CSN nadajników komunikacyjnych i nRF.

4. Wewnątrz funkcji void setup() uruchom monitor szeregowy. A także zainicjuj komunikację przewodową i radiową. radio.setDataRate służy do ustawienia szybkości transmisji danych.

5. Odczytaj dane czujnika MPU6050. Tutaj używamy tylko danych akcelerometru w kierunku X i Y.

6. Na koniec prześlij dane czujnika za pomocą funkcji radio.write.

Program po stronie odbiornika

1. Jak zwykle uruchom program, dołączając wymagane pliki biblioteki.

2. Zdefiniuj adresy rurki radiowej dla pinów CN i CSN nadajników komunikacyjnych i nRF.

3. Zdefiniuj lewy i prawy pin silnika prądu stałego.

4. Teraz sprawdź, czy radio jest dostępne, czy nie. Jeśli tak, odczytaj dane.

5. Teraz porównaj otrzymane dane i napędzaj silniki zgodnie z warunkami.

Krok 7: Testowanie robota sterowanego gestami dłoni za pomocą Arduino

Gdy sprzęt będzie gotowy, podłącz Arduino po stronie nadajnika i odbiornika do laptopa i prześlij kod. Następnie przesuń akcelerometr MPU6050, aby sterować robotem Car.

Pełne działanie robota sterowanego gestami można znaleźć na filmie.