ماشین کنترلی 4x4 وای‌فای با ESP32 و قطعات پرینت سه‌بعدی

برای طراحی بدنه این ماشین از نرم‌افزار قدرتمند Fusion 360 استفاده شده. هدف این بود که همه قطعات الکترونیکی و مکانیکی تو فشرده‌ترین حالت ممکن کنار هم قرار بگیرن، اما در عین حال مونتاژ کردنشون راحت باشه و جای کافی برای سیم‌کشی هم بمونه. برای همین، اول مدل سه‌بعدی تمام قطعات مثل باتری، موتورها و بردها رو وارد نرم‌افزار کردیم و چیدمان‌های مختلف رو تست کردیم تا به بهترین ترکیب برسیم.

بعد از اینکه چیدمان نهایی مشخص شد، شاسی اصلی دقیقا دور این قطعات طراحی شد تا هیچ فضای اضافه‌ای هدر نره. برای پرینت قطعات می‌تونی از فیلامنت PLA استفاده کنی؛ بدنه اصلی رو با رنگ سبز و چرخ‌ها رو با رنگ مشکی پرینت بگیر تا ظاهر ماشینت جذاب‌تر و خشن‌تر بشه. من بدنه اصلی رو با PLA سبز چاپ و چرخ‌ها را با استفاده از رنگ مشکی چاپ کردم.

برای کنترل 4 تا موتور، به یه درایور موتور نیاز داریم. اینجا از یه برد درایور موتور سفارشی که مخصوص سری XIAO ESP32C3 طراحی شده استفاده می‌کنیم. این برد بر پایه آیسی معروف DRV8833 ساخته شده که یه درایور Dual H-bridge محسوب می‌شه.

روی این برد از ترمینال‌های پیچی استفاده شده تا وصل کردن سیم‌های موتور و منبع تغذیه خیلی راحت و بدون دردسر باشه. این درایور می‌تونه ولتاژی بین 2.7 تا 10.8 ولت رو تحمل کنه؛ پس هر چی ولتاژ بالاتری بهش بدی، سرعت و قدرت ماشینت بیشتر می‌شه. طراحی این برد با دقت بالایی انجام شده تا کاملا با ابعاد ماشین همخوانی داشته باشه. قطعات رو آماده کن تا بریم سراغ بخش‌های بعدی.

تو این پروژه نیازی به ساختن اپلیکیشن موبایل مجزا نیست، چون ما ماشین رو از طریق یه صفحه وب (Web Page) که خود برد ESP32 می‌سازه کنترل می‌کنیم. تو کدهایی که این پایین برات گذاشتم، می‌تونی اسم وای‌فای (SSID) و رمز عبور (Password) مخصوص ماشینت رو به دلخواه خودت تغییر بدی.

const char* ssid = "RC-Tank";
const char* password = "12345678";

کافیه این کدها رو کپی کنی و با استفاده از نرم‌افزار Arduino IDE مستقیم روی برد XIAO آپلود کنی.

بیا مونتاژ رو با نصب موتورها شروع کنیم. هر 4 تا موتور N20 رو تو شیارهای مخصوصی که روی بدنه پرینت‌شده قرار داره بذار و با استفاده از نگهدارنده‌های پلاستیکی و پیچ‌ها، اون‌ها رو محکم ببند. یادت نره که قبل از بستن، به پایه‌های هر موتور یه تیکه سیم حدودا 8 سانتی‌متری لحیم کنی تا بعدا برای اتصال به درایور به مشکل نخوری.

حالا سیم‌های هر 4 موتور رو به ترمینال‌های برد درایور وصل کن. بعد از اینکه خیالت از بابت اتصالات راحت شد، خود برد درایور رو با چهار تا پیچ M2.5 سر جای خودش روی شاسی پیچ کن.

قدم بعدی آماده‌سازی ماژول افزاینده ولتاژ MT3608 هست. یه کانکتور JST دو پین و دو تا سیم اضافه رو به پدهای ورودی ماژول لحیم کن. چند تا سیم هم به پدهای خروجی لحیم کن.

دلیل استفاده از این ماژول اینه که می‌خوایم ولتاژ 3.7 ولت باتری لیتیومی رو به حدود 10.8 ولت برسونیم تا درایور موتور بتونه نهایت قدرت رو به موتورها بده.

یه نکته خیلی حیاتی: برق برد XIAO باید مستقیما از همون ولتاژ 3.7 ولت باتری تامین بشه. به هیچ وجه ولتاژ خروجی و افزایشی ماژول MT3608 رو به تغذیه XIAO وصل نکن، چون برد درجا می‌سوزه! ماژول MT3608 رو تو جایگاه مخصوص خودش روی بدنه قرار بده.

اگه دیدی کمی لق می‌زنه، می‌تونی با یه قطره چسب سر جاش محکمش کنی.

حالا سیم‌های تغذیه موتور رو به خروجی ماژول افزاینده و سیم‌های تغذیه برد XIAO رو به قسمت ورودی ماژول متصل کن تا برق همه قطعات به درستی تامین بشه.

برای اینکه برد ESP32 آنتن‌دهی خیلی خوبی داشته باشه، سوکت آنتن رو روی سوراخی که روی دیواره کناری بدنه تعبیه شده نصب کن و سر دیگه‌اش رو به سوکت آنتن روی برد XIAO فشار بده تا جا بیفته.

هویه رو بردار و دو تا مهره رزوه‌دار برنجی M4 رو با حرارت هویه، به آرومی داخل سوراخ‌های پایه بدنه فشار بده تا تو پلاستیک ذوب بشن و محکم سر جاشون قرار بگیرن. این مهره‌ها برای بستن درپوش ماشین استفاده می‌شن. یه کانکتور JST به باتری 18650 لحیم کن و باتری رو تو محفظه مخصوصش تو شکم ماشین جا بده.

درپوش بالایی ماشین رو بذار و با استفاده از دو تا پیچ M4 که از قبل مهره‌هاشون رو نصب کرده بودی، درپوش رو محکم ببند.

در نهایت، آنتن وای‌فای رو به سوکتی که رو دیواره پیچ کرده بودی ببند تا همه‌چیز کامل بشه.

کار کردن با این ماشین فوق‌العاده ساده‌ست! به محض اینکه ماشین رو روشن کنی، برد ESP32 یه هات‌اسپات (شبکه وای‌فای) می‌سازه. با گوشیت به این وای‌فای وصل شو و مرورگرت رو باز کن. حالا آدرس 192.168.50.1 رو تو قسمت جستجو وارد کن. بلافاصله صفحه کنترل ماشین روی گوشیت باز می‌شه. حالا می‌تونی با دکمه‌های روی صفحه، مریخ‌نورد 4x4 خودت رو به هر سمتی که دوست داری حرکت بدی و از بازی کردن باهاش حسابی لذت ببری.