Сборка Bluetooth-робота-шпиона на Arduino с управлением с телефона

Компоненты и материалы

• Arduino UNO — 1 шт.
• Bluetooth-модуль HC-06 — 1 шт.
• Arduino Proto Shield (или любой монтажный щит с пайкой) — 1 шт.
• Motor/Stepper/Servo Shield V2 (Adafruit) — 1 шт.
• Сервопривод непрерывного вращения SM-S4306R — 1 шт. (для поворота камеры)
• DC-моторы с редукторами — 4 шт.
• Колёса для моторов — 4 шт.
• Перемыечные провода — 8 шт. (для моторов)
• Короб для 4×AA батарей — 2 шт. (всего 8 батарей AA)
• АА батареи (NiMH рекомендуется) — 8 шт.
• Мобильный телефон (например, Nokia Lumia 520) — 1 шт.
• Держатель для телефона — 1 шт.
• Самостоятельный шасси (деревянная плата или готовое пластиковое) — 1 шт.

Программное обеспечение

• Johnny-Five (Node.js фреймворк для робототехники)
• Node.js + Express.js (веб-сервер)
• Socket.io (WebSocket для управления)
• Библиотеки: Susy (верстка), Google Material Design, Gulp, Babel, Browserify

О проекте

Четырёхколёсный робот с дифференциальным управлением, управляемый по Bluetooth с компьютера через веб-интерфейс. Телефон на борту работает как IP-камера (приложение Win IP Camera). Автор — JavaScript-разработчик, поэтому логика управления написана на Node.js с использованием Johnny-Five.

Шасси

Сделано самостоятельно из дерева. Главное правило для дифференциального управления: колёса должны быть как можно ближе друг к другу по оси, иначе робот будет плохо поворачивать. Моторы закреплены хомутами (cable ties) — требует точной разметки отверстий. Готовые пластиковые шасси проще и надежнее.

Питание

Два держателя 4×AA соединены в последовательную батарею 8×AA (≈9,6 В NiMH). Arduino питается от этой батареи через джек. Motor Shield V2 имеет джампер разделения питания: сняв его, можно запитать двигатели отдельно от Arduino (рекомендуется).

Беспроводная связь

HC-06 смонтирован на Proto Shield с распайанными пинами и переходниками — модуль можно извлекать. Настройка HC-06 для работы с Johnny-Five: инструкция.

Движение

Вперёд, назад, повороты дифференциальным управлением. Сервопривод поворачивает держатель телефона左右.

Код: архитектура

Backend (entry point):

var boardModule = require('./src/boardModule'),
    servoModule = require('./src/servoModule'),
    motorModule = require('./src/motorModule');

boardModule.initBoard().then(function() {
  motorModule.initMotors();
  servoModule.initServo();
});

Frontend (управление клавиатурой):

import {moveWheels, stopWheels} from './wheelsControl';
import {moveServo, stopServo} from './servoControl';

document.onkeydown = checkKeyDown;
document.onkeyup = checkKeyUp;

function checkKeyDown(e) {
  moveWheels(e.keyCode);
  moveServo(e.keyCode);
}
function checkKeyUp(e) {
  stopWheels(e.keyCode);
  stopServo(e.keyCode);
}

Полный исходный код на GitHub: arduino-spybot-V2.

Используемые библиотеки

• express.js — веб-сервер
• johnny-five — API Arduino для JS
• socket.io — WebSocket связь фронт/бэк
• susy — адаптивная вёрстка
• google material design — UI компоненты
• gulpJS — автоматизация задач
• BabelJS — транспиляция ES6
• Browserify — модули в браузере

Заключение

Первый IoT-проект автора. Есть куда улучшать: 3D-печать корпуса, обратная связь от вибрации/экрана, автономное вождение. Но как proof-of-concept — работает.

Схемы

Файл схемы для Fritzing: arduino-spybot.fzz (в оригинале).