Создание умного робота с Bridge Shield — интеграция Raspberry Pi и Arduino

Bridge Shield — это открытая разработка для студентов, хакеров и исследователей. В паре с Raspberry Pi или Arduino Uno она раскрывает широкий спектр DIY-робототехники и домашней автоматизации.

В данный момент проект поддерживается на Kickstarter — рассмотрите возможность поддержки или поделитесь ссылкой с друзьями и семьей.

Bridge Shield Kickstarter Link

Ключевые особенности (2-е поколение)

• 10‑DOF IMU (инерциальный измерительный блок)
• Датчик температуры
• Два моторных драйвера H‑моста (1 А на канал)
• 8‑канальный I²C драйвер сервоприводов
• Часы реального времени с батарейным резервом
• Двунаправленный преобразователь уровней 5 В↔3.3 В
• Преобразование уровней для SPI, I²C, UART (Arduino Uno ↔ Raspberry Pi)
• Микроконтроллер ATtiny85 с загрузчиком Arduino
• Разъемы для ESP8266 Wi‑Fi, HC‑05 Bluetooth, ИК-пульт, USB‑to‑UART
• Единый вход 12 В питает Pi, Arduino, включает стабилизаторы 3‑А, 5 В/3 А и 3.3 В/1 А
• Зарядное устройство для двух Li‑Ion элементов с LED-индикацией
• I²C-управляемый LED с переменной яркостью

Все компоненты механически спроектированы для совместимости со стандартными стеками шилдов Arduino Uno и Raspberry Pi.

Реализованные проекты

• Интернет-управляемый робот
• Контроллер домашней автоматизации для любых сетевых приборов
• IP-камера
• Мобильная платформа Raspberry Pi с батарейным резервом

Что можно сделать

• Автономный или самобалансирующийся робот
• DIY дрон (используйте ответственно — заявление о конфиденциальности)
• Умная домашняя автоматизация с I²C-датчиками и бортовыми драйверами моторов (сервы, DC, шаговые)

Завершен первый прототип, сейчас идет тестирование. Второе поколение принесет еще более мощные функции. Смотрите видео на сайте и YouTube для деталей.

Начало работы: Интернет-управляемый робот

Шаг 1: Настройка Raspberry Pi

Ингредиенты:

1. Bridge Shield (или плата L293D)
2. Raspberry Pi с SD-картой и блоком питания
3. USB-камера или модуль камеры Pi
4. Робот-шасси, крепления моторов, гайки/болты, периферия
5. 2× DC моторы (BO motors)
6. 2‑элементный Li‑Ion аккумулятор (1000–2000 мАч)
7. Arduino Uno (опционально)
8. ESP8266 Wi‑Fi модуль (опционально)
9. 1.3" OLED дисплей (опционально)

Начните с установки веб-сервера и PHP на Pi. Следуйте этому instructable для деталей, затем выполните:

$ sudo apt‑get update $ sudo apt‑get install apache2 php5 libapache2-mod-php5

Проверьте, зайдя на https://your‑pi‑IP в браузере. Опционально установите FTP-сервер:

$ sudo apt‑get install vsftpd $ sudo nano /etc/vsftpd.conf

Внесите правки:

• Замените anonymous_enable=YES на anonymous_enable=NO
• Раскомментируйте local_enable=YES и write_enable=YES
• Добавьте force_dot_files=YES в конец

Перезапустите сервис:

$ sudo service vsftpd restart

Шаг 2: Установка MPEG‑Streamer

MPEG‑Streamer транслирует видеопоток камеры в интернет. Установите зависимости:

$ sudo apt‑get install libjpeg8-dev imagemagick

Клонируйте, соберите и запустите стример:

$ cd ~ $ mkdir tmp $ cd tmp $ svn co https://svn.code.sf.net/p/mjpg-streamer/code/mjpg… mjpg-streamer $ cd mjpg-streamer/mjpg-streamer $ make $ cd /home/pi/code/mjpg-streamer $ ./mjpg_streamer -i "./input_uvc.so" -o "./output_http.so -p 8080 -w ./www" 

Просмотр потока на https://pi‑IP:8080 или https://pi‑IP:8080/?action=stream.

Шаг 3: Интерфейс PHP & Python с GPIO

Установите WiringPi (инструкции на официальном сайте). Разместите файлы в /var/www/server/:

• control.html
• control.php
• control.py

Отредактируйте control.html для указания потока:

$ sudo nano /var/www/server/control.html

Замените img src на:

img src="https://pi‑IP:8080/?action=stream" 

Доступ к странице: https://pi‑IP/server/control.html. Кнопки будут переключать GPIO-выводы через PHP-скрипт.

Шаг 4: Подключение железа (Pi & Bridge Shield)

Используйте драйвер моторов Bridge Shield для питания моторов прямо от GPIO Pi. Сопоставление пинов (пример):

• GPIO 4 → Driver pin 2
• GPIO 17 → Driver pin 7
• GPIO 22 → Driver pin 15
• GPIO 23 → Driver pin 10

Установите Shield и Pi на шасси, прикрепите Li‑Ion батарею, закрепите Wi‑Fi донгл в отведенном слоте.

Шаг 5: Опционально ESP8266 & Arduino UNO для домашней автоматизации

Для Wi‑Fi управления приборами обновите control.py с IP и портом ESP8266:

$ sudo nano /var/www/server/control.py

Установите:

• TCP_IP = "esp‑ip"
• TCP_PORT = esp‑port

Загрузите скетч в Arduino и установите библиотеки Adafruit OLED. Настройте проброс портов на роутере (например, Netgear) для экспозиции порта ESP8266. См. руководство по пробросу портов.

Для глубокого погружения посетите страницу Robot Using Raspberry Pi & Bridge Shield.