Robótica Móvel Com Arduino

De Jideon F Marques

O livro descreve o design e a programação de robôs móveis. A plataforma Arduino, de fácil utilização, foi escolhida para controlar o robô. O autor descreve a interface e programação de componentes típicos como motores, módulos LCD e vários sensores até a operação de um controle remoto infravermelho ou um controle remoto via rádio. Ao contrário dos kits de robôs prontos para uso, o leitor também tem a liberdade necessária para implementar suas próprias ideias. Este livro é destinado a leitores que já possuem alguma experiência com microcontroladores em geral ou com a plataforma Arduino em particular. Além disso, espera-se um conhecimento básico de eletrônica e a capacidade de criar programas simples em C ou C++.

• Idioma: Português
• Editora: Clube de Autores
• Data de lançamento: 30 de set. de 2023

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Robótica Móvel com Arduino

Robótica Móvel com Arduino

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Prefácio

O livro descreve o design e a programação de robôs móveis. A plataforma Arduino, de fácil utilização, foi escolhida para controlar o robô. O autor descreve a interface e programação de componentes típicos como motores, módulos LCD e vários sensores até a operação de um controle remoto infravermelho ou um controle remoto via rádio.

Ao contrário dos kits de robôs prontos para uso, o leitor também tem a liberdade necessária para implementar suas próprias ideias.

Este livro é destinado a leitores que já possuem alguma experiência com microcontroladores em geral ou com a plataforma Arduino em particular. Além disso, espera-se um conhecimento básico de eletrônica e a capacidade de criar programas simples em C ou C++.

Conteúdo

Prefácio

Plataforma Arduino

Introdução

Placas Arduino

Ambiente de desenvolvimento integrado

Linguagem de programação

Referências

Notas sobre a construção do robô

Seleção dos Motores

Baterias

Design mecânico

Referências

Controle motor

Controle de velocidade com modulação de largura de pulso (PWM)

Arduino Motor Shield R3

Escudo Motor Velleman

Classe C++ para controle de motores

Biblioteca de controle de motores

Referências

Saída LCD

Conectando um módulo LCD

Controle do Módulo LCD

Formatando a saída

Referências

Botões e Interruptores

Botões de conexão

Evitar obstáculos usando botões de pressão

Controle remoto com fio com interruptores

Entradas e saídas digitais adicionais no Arduino Leonardo

Referências

Medição de Sinais Analógicos

Conectando um potenciômetro

Controle com fio através de dois potenciômetros deslizantes

Medição de corrente no Arduino Motor Shield

Prevenção de Obstáculos por Meio da Medição da Corrente do Motor

Medição de tensão do motor na blindagem do motor Velleman

Referências

Medição de distância

Sensores de distância baseados em triangulação óptica

Calibração do Sensor

Prevenção de obstáculos com um sensor de distância

Capturando os arredores e buscando uma nova direção

Prevenção de obstáculos com dois sensores de distância

Medição de distância usando sensores ultrassônicos

Referências

Detecção e rastreamento de linha

Detecção de linha com um sensor óptico reflexivo

Rastreamento de linha com um sensor óptico reflexivo

Rastreamento de linha com vários sensores ópticos reflexivos

Referências

Controle sem fio do robô

Controle remoto infravermelho

Rádio Controle Remoto

Referências

Variantes de Design Adicionais

Escudo do teclado LCD

Motorista com L298N

Detecção de Obstáculos com Sensores IR

Referências

Plataforma Arduino

Allgemeines

Arduino é uma plataforma de microcontrolador que inclui hardware e software de código aberto.1, 6]. Além disso, o hardware é de código aberto no sentido de que os diagramas de circuitos, o layout da placa de circuito impresso, etc., estão disponíveis online. Existem vários livros [5] e kits iniciais para a plataforma Arduino.

Numerosas placas diferentes estão disponíveis na plataforma Arduino. As placas abrigam o microcontrolador. Na maioria dos casos é um controlador da série ATmega da Atmel [7]. Várias entradas analógicas, bem como entradas e saídas digitais são fornecidas pelo microcontrolador. Além das placas controladoras do Arduino, existem muitas placas de extensão chamadas shields.

Placa Arduino

Esta seção apresenta brevemente as placas Arduino destinadas ao robô.

Arduino Uno

O Arduino Uno foi provavelmente a placa Arduino mais popular no momento da escrita. A placa é produzida com o controlador ATmega328. Este controlador possui memória flash de 32 KiB, que pode ser usada principalmente para nossos próprios programas. A frequência de clock é gerada por um quartzo de 16 MHz. A comunicação com o PC é feita através de uma interface USB, que é controlada por um ATmega8U2

ou da revisão 3 por um ATmega16U2. A placa também possui 14 pinos de entrada/saída digital com os números 0,…,13 e 6 pinos de entrada analógica com as designações A0,…,A5. Além disso, durante a revisão 3, um dos conectores foi estendido por dois pinos para os sinais SDA e SCL. Com esses pinos você pode operar um barramento de dados serial comunicando-se através de duas linhas de sinal, conhecidas como I2C ou TWI (interface de dois fios) [8]. Enquanto o microcontrolador

ATmega328 foi originalmente instalado na variante do pacote DIP28, agora quase exclusivamente as variantes SMD usadas.

Arduino Uno R3, variante SMD

Arduino Leonardo

A característica especial do Arduino Leonardo é o uso de um microcontrolador com interface USB integrada. Isso não apenas salva a ponte USB para UART, mas permite que a placa Leonardo emule um teclado ou mouse no PC. Também é possível utilizar as entradas analógicas como entradas ou saídas digitais. Se esta opção for usada, um número total de 20 entradas ou saídas digitais estará disponível. As entradas analógicas A0,…,A5 são então atribuídas aos canais digitais 18,…,23. Por outro lado, seis dos canais digitais também podem ser usados como entradas analógicas adicionais A6,…,A11, de modo que um número total de 12 entradas analógicas pode ser usado. Esses canais analógicos adicionais são indicados no lado do condutor da placa. O lado componente da placa pode ser visto na próxima figura.

Arduino Leonardo

Placas alternativas

Existem inúmeras alternativas para as placas padrão descritas. Esta seção destina-se a fornecer apenas algumas sugestões e, portanto, não pretende ser exaustiva.

Placas de outros fabricantes: Alguns fabricantes oferecem placas alternativas compatíveis com Arduino, por exemplo, a Placa Seeeduino da Seeed Technology [3] ou o RedBoard da SparkFun Electronics [4].

Placas com mais portas:Os 14 pinos digitais e 6 pinos analógicos das placas padrão são rapidamente ocupados. Placas como Arduino Mega ou Arduino Mega 2560 com 54

pinos digitais e 16 pinos analógicos possuem consideravelmente mais entradas e saídas. Os controladores ATmega1280 e ATmega2560 são usados para essas placas.

Alternativamente, pode ser usado o Arduino Due, que possui um controlador de 32

bits com núcleo ARM. Assim como as duas placas Arduino Mega, esta placa possui 54

canais digitais, mas apenas 12 entradas analógicas. No entanto, o Arduino Due opera em 3,3V (em vez da voltagem usual de 5V). Isso significa que sensores e blindagens que emitem 5V não podem ser conectados diretamente à placa. Nesses casos, seriam necessários ajustes de nível.

Arduino Mega

Placas menores:Para uma construção com economia de espaço, existem também várias placas com um formato menor, por exemplo, Arduino Micro, Arduino Mini ou Arduino Nano. Arduino Nano corresponde em funcionalidade ao Arduino Uno, Arduino Micro corresponde ao Arduino Leonardo. Placas menores também são oferecidas por outros fabricantes, por exemplo, Arduino Pro Mini e Pro Micro da SparkFun Electronics [4].

Arduino Micro (ambos os lados)