Robot controlado por voz via WiFi

O diagrama de blocos abaixo nos dá uma geral sobre o projeto que desenvolveremos aqui:

e o filme mostra-nos como ficará o projeto:

Por favor, considere que um de meus motores estava com muito pouco torque. Apesar de o resultado parecer estranho, o projeto funciona a contento. Assim que mudar o motor, atualizarei o vídeo. Obrigado.

1: Lista de materiais (BoM)

 

1. NodeMCU ESP8266-12E
2. 400-point Experiment Breadboard Breadboard
3. H-Bridge L293D
4. Motor Robot Car Chassis Kit
5. Male-Female Dupont Cables
6. Portable Charger 5VDC 3000mAh Power Bank
7. Bateria 9V DC

….. e qualquer telefone ou tablet Android!

2: A Ponte-H L293D

Para “drivar” os motores usaremos o L293D.

De acordo com seu Datasheet, o L293D é um controlador do tipo half-H quádruplo de alta corrente. O L293D foi projetado para fornecer correntes bidirecionais de até 600 mA em tensões variando de 4,5 V a 36 V.

Usaremos o CI L293D diretamente com o NodeMCU, em vez de um Shield, como se vê mais comumente em projetos no mercado.

Pois bem, nosso robot terá duas rodas, acionadas por 2 motores DC:

• Motor esquerdo (LEFT)
• Motor direito (RIGHT)
• Ligaremos os motores ao L293D e este ao NodeMCU, como mostra o diagrama em blocos anterior, onde 6 de seus GPIOs comandarão esses motores.

 
int rightMotor2 = 13;   // D7 - right Motor -
int rightMotor1 = 15;   // D8 - right Motor +
int leftMotor2 = 0;     // D3 - left Motor - 
int leftMotor1 = 2;     // D4 - left Motor +
int eneLeftMotor = 12;  // D6 - enable Motor Left
int eneRightMotor = 14; // D5 - enable Motor Right
 

Por exemplo, para mover o robô para a frente,  girando o motor esquerdo (LEFT) no sentido apropriado, você deve colocar:

• HIGH no pino D4 (motor esquerdo +) e
• LOW no pino D3 (motor esquerdo -)

Para o motor direito (RIGHT) você deve fazer o oposto:

• HIGH no pino D8 (motor direito +) e
• LOW no pino D7 (motor esquerdo -)
• 
• Devido à maneira como meus motores são montados, a combinação acima irá girar ambos motores no mesmo sentido, “empurrando” o robot para a frente.
• 

• O diagrama acima define (ou melhor, convenciona) como o robot deverá se mover. Isso é importante para a definição adequada de suas variáveis.

  Para controlar a H-Bridge corretamente, você também deverá trabalhar com os pinos de habilitação (“enable”). No exemplo anterior onde o robô se move para a frente, além dos 4 GPIOs discutidos, o robot só funcionaia se os pinos de habilitação (eneLeftMotor e eneRightMotor) estiverem ambos em HIGH. Poderá conectar esses pinos do L293D (1 e 9) diretamente a + VCC e esquecê-los. Eu não gosto disso, porque se necessitar por exemplo, parar rapidamente seu robot, esses pinos deveriam estar em necessariamente em LOW. Além disso, associar os pinos de habilitação a saídas PWM do NodeMCU, permitirá também controlar a velocidade do motor. Em nosso exemplo, usaremos estes pinos apenas com valores digitais tais como HIGH e LOW, o que ajustará a velocidade para MAX e ZERO, respectivamente.

  Asim, para se criar uma função que conduza nosso robot para a frente, devemos escrever um código como este:

 
void forwardMotor(void)   
{
  digitalWrite(eneLeftMotor,HIGH);
  digitalWrite(eneRightMotor,HIGH);
    
  digitalWrite(leftMotor1,HIGH);
  digitalWrite(leftMotor2,LOW);
  digitalWrite(rightMotor1,HIGH);
  digitalWrite(rightMotor2,LOW);
}
 

3: Movendo o robot noutras direções

 
void stopMotor(void)   
{
  digitalWrite(eneLeftMotor,LOW);
  digitalWrite(eneRightMotor,LOW);

  digitalWrite(leftMotor1,LOW);
  digitalWrite(leftMotor2,LOW);
  digitalWrite(rightMotor1,LOW);
  digitalWrite(rightMotor2,LOW);
}
 

Da mesma forma pensemos em fazer o robot tomar outra direção, digamos que “virar à ESQUERDA”. Considere que o robot está indo para a frente, se queremos virar à esquerda podemos pensar em duas situações:

1. Parar o motor ESQUERDO, mantendo o motor DIREITO no sentido a frente (Forward): o robot executará uma trajetória de arco para a esquerda
2. Inverter o sentido do motor ESQUERDO, mantendo o motor DIREITO no sentido a frente (Forward): o robot irá girar sobre seu eixo para a esquerda.

Implementemos o caso 2 acima:

 
void leftMotor(void)   
{
  digitalWrite(eneLeftMotor,HIGH);
  digitalWrite(eneRightMotor,HIGH); 
  
  digitalWrite(leftMotor1,LOW);
  digitalWrite(leftMotor2,HIGH);
  digitalWrite(rightMotor1,HIGH);
  digitalWrite(rightMotor2,LOW);
}
 

Os demais comandos seguirão a mesma lógica, como ilustra a tabela abiaxo:

4: Completando o HW

Siga o diagrama acima e complete o HW de seu Robot.

Você poderá executar alguns testes simples para verificar que seu código está OK.  Para isto, introduziremos um “botão” para iniciar o seu robot. Vamos instalá-lo na porta D0 do NodeMCU como mostrado no diagrama elétrico anterior.

Você poderá utilizar o programa abaixo para testar os movimentos do seu robot:

 
// Set Motor Control Pins
int rightMotor2 = 13;    // D7 - right Motor -
int rightMotor1 = 15;    // D8 - right Motor +
int leftMotor2 = 0;    // D3 - left Motor - 
int leftMotor1 = 2;    // D4 - left Motor +
int eneLeftMotor = 12;  // D6 - enable Mortor Left
int eneRightMotor = 14; // D5 - enable Mortor Right

int buttonPin = 16; // D0

void setup()
{
  Serial.begin(115200);

  pinMode(buttonPin, INPUT_PULLUP);
  pinMode(eneLeftMotor, OUTPUT); 
  pinMode(eneRightMotor, OUTPUT); 
  pinMode(leftMotor1, OUTPUT); 
  pinMode(leftMotor2, OUTPUT);  
  pinMode(rightMotor1, OUTPUT);  
  pinMode(rightMotor2, OUTPUT);  

  digitalWrite(eneLeftMotor,LOW);
  digitalWrite(eneRightMotor,LOW);
  digitalWrite(leftMotor1,LOW);
  digitalWrite(leftMotor2,LOW);
  digitalWrite(rightMotor1,LOW);
  digitalWrite(rightMotor2,LOW);
      
  while (digitalRead(buttonPin))  // Wait for button to be pressed to move on 
  {  
  }
}

void loop()
{
  forwardMotor();
  delay (5000);
  stopMotor();
  delay (200);
  leftMotor();
  delay (3000);
  stopMotor();
  delay (200);
  forwardMotor();
  delay (5000);
  stopMotor();
  delay (200);
  rightMotor();
  delay (3000);
  stopMotor();
  delay (200);
  reverseMotor();
  delay (5000);
  stopMotor();
  delay (200);
} 

/* command motor forward */
void forwardMotor(void)   
{
  digitalWrite(eneLeftMotor,HIGH);
  digitalWrite(eneRightMotor,HIGH);
    
  digitalWrite(leftMotor1,HIGH);
  digitalWrite(leftMotor2,LOW);
  digitalWrite(rightMotor1,HIGH);
  digitalWrite(rightMotor2,LOW);
}

/* command motor backward */
void reverseMotor(void)   
{
  digitalWrite(eneLeftMotor,HIGH);
  digitalWrite(eneRightMotor,HIGH);
  
  digitalWrite(leftMotor1,LOW);
  digitalWrite(leftMotor2,HIGH);
  digitalWrite(rightMotor1,LOW);
  digitalWrite(rightMotor2,HIGH);
}

/* command motor turn left */
void leftMotor(void)   
{
  digitalWrite(eneLeftMotor,HIGH);
  digitalWrite(eneRightMotor,HIGH); 
  
  digitalWrite(leftMotor1,LOW);
  digitalWrite(leftMotor2,HIGH);
  digitalWrite(rightMotor1,HIGH);
  digitalWrite(rightMotor2,LOW);
}

/* command motor turn right */
void rightMotor(void)   
{
  digitalWrite(eneLeftMotor,HIGH);
  digitalWrite(eneRightMotor,HIGH);
  
  digitalWrite(leftMotor1,HIGH);
  digitalWrite(leftMotor2,LOW);
  digitalWrite(rightMotor1,LOW);
  digitalWrite(rightMotor2,HIGH);
}

/* command motor stop */
void stopMotor(void)   
{
  digitalWrite(eneLeftMotor,LOW);
  digitalWrite(eneRightMotor,LOW);

  digitalWrite(leftMotor1,LOW);
  digitalWrite(leftMotor2,LOW);
  digitalWrite(rightMotor1,LOW);
  digitalWrite(rightMotor2,LOW);
}
 

 
#include 
WiFiClient client;
WiFiServer server(80);
const char* ssid = "YOUR SSID";
const char* password = "YOUR PASSWORD";

void setup() 
{
  Serial.begin(115200);
  connectWiFi();
  server.begin();
}

void loop() 
{
}

/* connecting WiFi */
void connectWiFi()
{
  Serial.println("Connecting to WIFI");
  WiFi.begin(ssid, password);
  while ((!(WiFi.status() == WL_CONNECTED)))
  {
    delay(300);
    Serial.print("..");
  }
  Serial.println("");
  Serial.println("WiFi connected");
  Serial.println("NodeMCU Local IP is : ");
  Serial.print((WiFi.localIP()));
}
 

No monitor serial voce poderá observar o endereço IP dinâmico designado pelo Modem ao seu NodeMCU.

String  command ="";

Por exemplo, se a aplicação Android enviar como um comando: “forward” (a frente), o robot deverá avançar, invocando-se a função forwardMotor(). Veja abaixo:

 
if (command == "forward")
{
  forwardMotor();
}
 

O mesmo conceito deverá ser aplicado a todo os demais comandos e funções associadas tal como vimos no item 4:

1. STOP: Pare
2. LEFT: Vire à esquerda
3. RIGHT: Vire à direita
4. REVERSE: Dê marcha à ré
5. FORWARD: Vá para a frente

Descarregue o código completo: WiFi_Robot_NodeMCU_Android_Voice_EXT deste GitHub.

Entre com as credenciais de sua rede local:

const char* ssid = "YOUR SSID";
const char* password = "YOUR PASSWORD";

 
if (command == "forward" || command == "frente" || command == "a frente")  
{
  forwardMotor();
}
 

Comments

Comentários