Android-управляемая робот-платформа на Raspberry Pi и Motor Shield

Компоненты и материалы

Android-устройство (телефон/планшет)	1
Arduino 101	1
Raspberry Pi 2 Model B	1
Motor Shield (DK Electronic)	1
Официальный Wi-Fi донгл для Raspberry Pi	1
Power Bank Trust 5V	1

Приложения и онлайн-сервисы

• Microsoft Windows 10 IoT Core
• Arduino IDE
• Microsoft Visual Studio 2015

О проекте

В итоге получим наземную робот-платформу, управляемую акселерометром Android-устройства.

В проекте используются: Motor Shield, Raspberry Pi, Arduino, DC-двигатели.

ШАГ 1: I2C между Raspberry Pi и Arduino

Сначала настраиваем I2C-шину между RPi и Arduino. Почему I2C — тут.

Код для Arduino (I2C Slave + Motor Shield):

#include 
#define MyAddress 0x40
#include 
AF_DCMotor motorhiz(3); // скорость
AF_DCMotor motoryon(4); // направление
byte DataToBeSend[1];
byte ReceivedData;
int counter = 0;

void setup() {
  Serial.begin(9600);
  Wire.begin(MyAddress);
  Wire.onReceive(I2CReceived);
  Wire.onRequest(I2CRequest);
  motorhiz.setSpeed(254); motorhiz.run(RELEASE);
  motoryon.setSpeed(254); motoryon.run(RELEASE);
}

void loop() { /* пустой, работа в прерываниях I2C */ }

void I2CReceived(int NumberOfBytes) {
  ReceivedData = Wire.read();
  int ReceivedDataInt = (int)ReceivedData;
  // Протокол: X-данные (>=100) — скорость, Y-данные (<100) — поворот
  // Диапазоны: 100-103 стоп, 105-154 вперёд, 155-254 назад (скорость = (val-155)*10+50)
  // Y: 0-3 стоп, 5-54 вперёд, 55-... назад
  // Подробная логика в коде ниже...
}

void I2CRequest() { /* опционально */ }

I2C: SDA (Arduino A4) — SDA (RPi GPIO2), SCL (Arduino A5) — SCL (RPi GPIO3).
GND — GND. Arduino питается от 5V RPi (Vout), внешний блок питания не нужен.

ШАГ 2: Код для Raspberry Pi (веб-сервер на Windows IoT Core)

RPi работает как веб-сервер, принимает данные от Android-приложения и пересылает их Arduino по I2C. Код в разделе Code (Windows IOT Web Server).

ШАГ 3: Android-приложение (Visual Studio Cordova)

Приложение читает акселерометр и отправляет данные на веб-сервер RPi через AJAX. Код в разделе Code (Android Remote Controller).

КРАТКО: АРХИТЕКТУРА

1. Android-приложение → акселерометр → AJAX → веб-сервер на Raspberry Pi (Windows IoT Core).
2. Raspberry Pi → I2C → Arduino.
3. Arduino → Motor Shield → DC-двигатели.

Код

Wiri.h — I2C и Motor Shield (Arduino)

#include 
#define MyAddress 0x40
#include 
AF_DCMotor motorhiz(3);
AF_DCMotor motoryon(4);
byte DataToBeSend[1];
byte ReceivedData;
int counter = 0;

void setup() {
  Serial.begin(9600);
  Wire.begin(MyAddress);
  Wire.onReceive(I2CReceived);
  Wire.onRequest(I2CRequest);
  motorhiz.setSpeed(254); motorhiz.run(RELEASE);
  motoryon.setSpeed(254); motoryon.run(RELEASE);
}

void loop() { }

void I2CReceived(int NumberOfBytes) {
  ReceivedData = Wire.read();
  int ReceivedDataInt = (int)ReceivedData;
  String ReceivedDataStr = String(ReceivedData);
  Serial.println(ReceivedDataInt);

  if(ReceivedDataInt >= 100) { // X-axis: скорость
    if(ReceivedDataInt > 145 && ReceivedDataInt < 154) { motorhiz.run(RELEASE); }
    else if(ReceivedDataInt >= 100 && ReceivedDataInt < 104) { motorhiz.run(RELEASE); }
    else if(ReceivedDataInt >= 155) { // назад
      ReceivedDataInt -= 155;
      int motorSpeed = (ReceivedDataInt * 10) + 50;
      if(motorSpeed > 254) motorSpeed = 254;
      motorhiz.setSpeed(motorSpeed); motorhiz.run(BACKWARD);
    }
    else if(ReceivedDataInt >= 105) { // вперёд
      ReceivedDataInt -= 105;
      int motorSpeed = (ReceivedDataInt * 10) + 50;
      if(motorSpeed > 254) motorSpeed = 254;
      motorhiz.setSpeed(motorSpeed); motorhiz.run(FORWARD);
    }
  } else { // Y-axis: поворот
    if(ReceivedDataInt > 45 && ReceivedDataInt < 54) { motoryon.run(RELEASE); }
    else if(ReceivedDataInt >= 0 && ReceivedDataInt < 4) { motoryon.run(RELEASE); }
    else if(ReceivedDataInt >= 55) { // назад
      ReceivedDataInt -= 55;
      int motorSpeed = (ReceivedDataInt * 12) + 50;
      if(motorSpeed > 254) motorSpeed = 254;
      motoryon.setSpeed(motorSpeed); motoryon.run(BACKWARD);
    }
    else if(ReceivedDataInt >= 5) { // вперёд
      ReceivedDataInt -= 5;
      int motorSpeed = (ReceivedDataInt * 12) + 50;
      if(motorSpeed > 254) motorSpeed = 254;
      motoryon.setSpeed(motorSpeed); motoryon.run(FORWARD);
    }
  }
}

void I2CRequest() { /* не используется */ }

Android Remote Controller (C#)

Код доступен для скачивания (превью отсутствует).

Windows IOT Web Server (C#)

Код доступен для скачивания (превью отсутствует).

3D-модели и схемы

Схема подключения Arduino — Raspberry Pi

Схемы (детали)

Подробнее: Hackster.io