Гусеничное шасси-робот на базе Arduino, часть 1 / Хабр

Дело было к вечеру, делать было нечего. Загорелся я как-то созданием универсальной гусеничной платформы для изучения Tenserflow. Причем хотелось сделать управление через ESP32, которая будет регулировать моторчики, даст в случае желание управление через браузер в локальной сети, а Raspberry Pi будет управлять ей, имитируя собственно меня. Плюс возможность запаять навечно ESP32 и обновлять по воздуху. Здесь я хочу изложить примерную хронологию создания.

Полный список запчастей:

Raspberry Pi 4b - 1 шт. // для машинного зрения.
Камера для Raspberry Pi - 1 шт.
ESP32 - 1 шт. // МК для управления моторчиками и в будущем для считывания показаний с датчиков движения.
TT мотор с металлической шестеренкой - 2 шт.
L298N - 1 шт. //драйвер мотора - можно, даже нужно использовать что-то компактней и свежей, у меня же он валялся без дела.
Гусеничные траки - 2 шт.
Аккумуляторные батареи типа 18650 - 2 шт.
Бокс для батареек - 1 шт.
Провода
Винты, гайки и стойки M2, M2.5 и M3.

Сказано - сделано, из Aliexpres были добыты вот такие гусеничные траки, под ТТ мотор в комплекте идет распечатанная втулка, которая совсем не подходит по размера - но это не проблема, есть 3д принтер.

Почему выбраны были именно гусеничные траки? Хотелось бы сказать, что мечтал о высокой проходимости, показателях сцепления с поверхностью, но не буду лгать, модель небольшого размера и мне просто хотелось именно на гусеницах.

Определившись со всеми комплектующими начал проектировать в Fusion 360. Главная цель была - минимализм, хотел поделку небольшого размера, с четко распланированным рабочим пространством, чего мне кажется я смог добиться, но судить не мне.

Отдельно хочется обратить ваше внимание на некоторые детали рамы:

Вот так выглядит отдельно рама:

Пришлось усилить раму (выделил красным) иначе под натяжением траков раму гнуло. Естественно всему виной материал из которого я печатал данную модель - обычная фотополимерная смола от Anycubic.

:Так же в самой модели предусмотрел быстрое снятие/установку траков с натяжением, а выглядит оно проще некуда:

В нижнюю левую часть вставляется опорный вал и ведется по пазу и вставляется винт, который с обратной стороны фиксируется гайкой.

Ну, а остальное обыденно - просто разъемы под все на свете:
Кнопку, разъемы TYPE-C, каналы для проводов, на всякий площадка под серву SG90 (дань китайским машинкам с HC-SR04).

Соответственно все детали под печать выглядят так:

Справа находится втулка для установки гусеничного трака на ТТ мотор

Печатал все на Anycubic M3. Напечатав первую модель я сразу же решил реализовать ручное управление через телефон. Так как я далеко не программист, решил использовать готовую библиотеку, выбор пал на GyverPortal. Выглядит все вот так:

Да, неказисто, но оно работает, а это самое главное, потом можно все доделать/переделать, сейчас же цель придти к работающему опытному образцу. Код тоже явно далек от идеала, но он работает.

Код от пульта:

код пульта

#define AP_SSID ""
#define AP_PASS ""
#include <GyverPortal.h>
GyverPortal ui;

// Motor A
int motor1Pin1 = 27;
int motor1Pin2 = 26;
int enable1Pin = 14;
// Motor B
int motor2Pin1 = 25;
int motor2Pin2 = 33;
int enable2Pin = 32;

int valSlider;
int push=0;
int speed=0;
void setup() {
pinMode(motor1Pin1, OUTPUT);
pinMode(motor1Pin2, OUTPUT);
pinMode(enable1Pin, OUTPUT);
pinMode(motor2Pin1, OUTPUT);
pinMode(motor2Pin2, OUTPUT);
pinMode(enable2Pin, OUTPUT);

digitalWrite(motor1Pin1, LOW);
digitalWrite(motor1Pin2, LOW);
digitalWrite(motor2Pin1, LOW);
digitalWrite(motor2Pin2, LOW);

startup();

// подключаем конструктор и запускаем
ui.attachBuild(build);
ui.attach(action);
ui.start();
}

void build() {
GP.BUILD_BEGIN();
//GP.THEME(GP_DARK);
GP.THEME(GP_LIGHT);

GP.TITLE("ESP32 ROBOT");
GP.HR();

M_BLOCK(
GP.LABEL("Статус системы");
GP.BREAK();
GP.LABEL("19%?");

);



M_BLOCK_THIN_TAB(
"Ручное Управление",
GP.LABEL("Пульт");
M_BOX(
//GP_CENTER,
GP.BUTTON("btntopleft", " ⬉ ");
GP.BUTTON("btntop", " △ ");
GP.BUTTON("btntopright", " ⬈ ");
);
GP.BREAK();
M_BOX(
//GP_LEFT,
GP.BUTTON("btnleft", " ◁ ");
GP.BUTTON("btnactive", " ? ");
GP.BUTTON("btnright", " ▷ ");
);
GP.BREAK();
M_BOX(
//GP_CENTER,
GP.BUTTON("btnbottomleft", " ⬋ ");
GP.BUTTON("btnbottom", " ▽ ");
GP.BUTTON("btnbottomright", " ⬊ ");
);
M_BOX(GP.LABEL("Скорость"); GP.SLIDER("sld", valSlider, 0, 255); );
);
GP.BUILD_END();
}


void action() {
// обработчик изменения состояния кнопок
if (ui.clickInt("sld", valSlider)) {
Serial.print("Slider: ");
Serial.println(valSlider);
}
}

void loop() {

push=push-1;
speed=valSlider;
if (push<=0){
digitalWrite(motor1Pin1, LOW);
digitalWrite(motor1Pin2, LOW);
digitalWrite(motor2Pin1, LOW);
digitalWrite(motor2Pin2, LOW);
analogWrite(enable1Pin, 0);
analogWrite(enable2Pin, 0);
}


ui.tick();

// проверяем через свой флаг

if (ui.hold("btntopleft")){
  push=4;
digitalWrite(motor2Pin1, LOW);
digitalWrite(motor2Pin2, HIGH);
digitalWrite(motor1Pin1, LOW);
digitalWrite(motor1Pin2, HIGH);
analogWrite(enable1Pin, 255);
analogWrite(enable2Pin, 140);
}
if (ui.hold("btntop")){
  push=4;
digitalWrite(motor2Pin1, LOW);
digitalWrite(motor2Pin2, HIGH);
digitalWrite(motor1Pin1, LOW);
digitalWrite(motor1Pin2, HIGH);
analogWrite(enable1Pin, speed);
analogWrite(enable2Pin, speed);
}
if (ui.hold("btntopright")){
  push=4;
digitalWrite(motor2Pin1, LOW);
digitalWrite(motor2Pin2, HIGH);
digitalWrite(motor1Pin1, LOW);
digitalWrite(motor1Pin2, HIGH);
analogWrite(enable2Pin, 255);
analogWrite(enable1Pin, 140);
}
if (ui.hold("btnleft")){
  push=4;
digitalWrite(motor2Pin1, LOW);
digitalWrite(motor2Pin2, LOW);
digitalWrite(motor1Pin1, LOW);
digitalWrite(motor1Pin2, HIGH);
analogWrite(enable1Pin, speed);
analogWrite(enable2Pin, speed);
}
if (ui.hold("btnactive")){
  push=0;
analogWrite(enable1Pin, 0);
analogWrite(enable2Pin, 0);
}
if (ui.hold("btnright")){
  push=4;
digitalWrite(motor2Pin1, LOW);
digitalWrite(motor2Pin2, HIGH);
digitalWrite(motor1Pin1, LOW);
digitalWrite(motor1Pin2, LOW);
analogWrite(enable1Pin, speed);
analogWrite(enable2Pin, speed);
}
if (ui.hold("btnbottomleft")){
push=4;
digitalWrite(motor2Pin1, HIGH);
digitalWrite(motor2Pin2, LOW);
digitalWrite(motor1Pin1, HIGH);
digitalWrite(motor1Pin2, LOW);
analogWrite(enable1Pin, 255);
analogWrite(enable2Pin, 140);
}
if (ui.hold("btnbottom")){
  push=4;
digitalWrite(motor2Pin1, HIGH);
digitalWrite(motor2Pin2, LOW);
digitalWrite(motor1Pin1, HIGH);
digitalWrite(motor1Pin2, LOW);
analogWrite(enable1Pin, speed);
analogWrite(enable2Pin, speed);
}
if (ui.hold("btnbottomright")){
  push=4;
digitalWrite(motor2Pin1, HIGH);
digitalWrite(motor2Pin2, LOW);
digitalWrite(motor1Pin1, HIGH);
digitalWrite(motor1Pin2, LOW);
analogWrite(enable2Pin, 255);
analogWrite(enable1Pin, 140);
}
}


// пишет в порт по своему таймеру
void asyncPrint(const char* str) {
static uint32_t tmr;
if (millis() - tmr >= 500) {
tmr = millis();
Serial.println(str);
}
}


void startup() {
Serial.begin(115200);
WiFi.mode(WIFI_STA);
WiFi.begin(AP_SSID, AP_PASS);
while (WiFi.status() != WL_CONNECTED) {
delay(500);
Serial.print(".");
}
Serial.println(WiFi.localIP());
}

На момент первых тестов, все выглядело примерно вот так:

Оно ездит, значит можно идти дальше. Далее была спроектирована крышка-крепеж для Raspberry Pi, на которую крепится 5В кулер и камера, цели закрыть от всего мира ее нет, по крайней мере пока что.

Вот пока и все для первой части, в ближайшее время планирую поменять бокс батареек на китайскую самоделку со встроенной зарядкой и регулятором напряжение, но про это и про мучения с Raspberry Pi второй части, если первая будет кому-нибудь интересна.

Если кого-нибудь заинтересовал данный проект, то я готов выложить исходники модели с соответствующими дальнейшими обновлениями. Так же готов к критике/вопросам/предложениям. Спасибо за прочтение!