Сборка лазерного танка под управлением Leap Motion — Arduino, Raspberry Pi, RGB-светодиоды

Компоненты и материалы

ИК-светодиод	×1
ИК-приемник	×1
Arduino UNO	×1
Raspberry Pi 2 Model B	×1
Модуль RF24	×1
RGB-светодиод (общий катод)	×1
Драйвер двигателей L293D	×1
Беспаечная макетная плата	×1
Перемычки	×1
Корпус батареи	×1
Аккумуляторы АА (NiMH)	×1
Кубики LEGO	×1
Опорное колесо 3/8"	×1
Leap Motion Controller	×1

О проекте

Цель проекта — создать набор роботизированных танков для битв, где операторы получают реалистичное ощущение управления с помощью контроллера Leap Motion. Танки сделаны максимально дешево, чтобы любой мог повторить проект.

Корпус танка собран из обычных деталей LEGO. Источник питания — блок из 4 перезаряжаемых батареек АА. Управление осуществляет Arduino Uno R3. Движение обеспечивают два коллекторных двигателя с колесами сзади и одно опорное колесо спереди, управляемые через драйвер L293D. «Оружейная система» — ИК-светодиод, «броня» — набор ИК-сенсоров, фиксирующих попадания от противоположного танка. «Индикатор состояния» (HUD) — один RGB-светодиод, сигнализирующий о действиях и состоянии брони. Беспроводное управление реализовано через Raspberry Pi 2 с Node.js и модуль RF24 на каждом танке.

Leap Motion отслеживает движения рук через JavaScript SDK. Данные передаются на Node.js-сервер на Raspberry Pi, который посылает команды танку через RF24. Обе руки вперед — танк едет вперед; обе назад — назад. Левая вперед, правая назад — поворот направо; правая вперед, левая назад — налево. Руки в нейтральном положении — стоп. Одна рука вперед, вторая опущена — выстрел.

Настройка проекта

1. Соберите танки и соедините по схемам ниже. Скачайте библиотеки для Arduino (см. README в репозитории GitHub), скомпилируйте и загрузите скетчи для tank1 и tank2.
2. Подключите RF24-трансивер к Raspberry Pi. Установите Raspbian OS и Node.js.
3. Скачайте, настройте и соберите библиотеку RF24 на Pi (см. README).
4. Скачайте серверное ПО Node.js с GitHub, настройте и запустите (см. README).
5. Установите Leap Motion и драйверы на компьютер. Откройте браузер и перейдите по URL веб-сервера на Raspberry Pi для управления танком 1 или 2.
6. Нажмите «Калибровка» и держите руки над Leap Motion, чтобы система зафиксировала нейтральное положение. После калибровки управляйте танком жестами.

Особенности шасси

Корпуса склеены на «Moment» (горилла-клей) для прочности. Фотосборка показывает процесс.

Фокусировка ИК-луча

ИК-светодиоды обычно имеют широкий угол излучения. Для точной игры луч сужают с помощью линзы из дешевого карманного увеличительного стекла, вставленной в трубку перед светодиодом. Это делает луч узким и направленным.

360° ИК-детекция

Один ИК-сенсор видит только ~90°. Для кругового обзора использованы 4 сенсора, соединенные через логический элемент «И» (74HCT21) на один входной пин. При срабатывании любого сенсора сигнал проходит на пин Arduino без модификации библиотеки и без задействования 4 пинов.

Код

Весь код проекта на GitHub: LaserTanks

Схемы

ИК-светодиод посылает коды, распознаваемые как попадания.

Один ИК-сенсор детектирует сигналы от вражеских танков.

Четыре ИК-сенсора через элемент «И» (74HCT21) дают 360° обзор.

RGB-светодиод показывает статус: цвет = кол-во попаданий, зеленый = выстрел.

L293D управляет двумя коллекторными двигателями для движения и поворотов.

RF24-трансивер обеспечивает беспроводную связь с оператором.

Raspberry Pi 2 + RF24 + Node.js = REST API для управления танками.