BLE Bot 9000: Bluetooth-робот на Arduino 101 с управлением с ПК

Компоненты и материалы

• Arduino 101 (Intel Curie, встроенный BLE) — 1 шт.
• Adafruit Motor/Stepper/Servo Shield v2.3 — 1 шт.
• SparkFun Multi-Chassis 4WD Kit — 1 шт.
• Держатель 6×AA с джеком 5.5/2.1 мм — 1 шт. (может отсутствовать в комплекте)
• Держатель 5×AA (в комплекте с шасси) — 1 шт.
• Комплект деталей (стойки, винты, провода, вёлкро) — 1 шт.
• АА батареи — 11 шт.

Инструменты

• Паяльник и припой (для пайки хэдеров на Motor Shield)
• Крестовая отвёртка (в комплекте)

Программное обеспечение

• Arduino IDE
• Johnny-Five (Node.js робототехника)
• Arduino Firmata (StandardFirmataBLE)
• Node.js + npm

О проекте

Робот на Arduino 101, управляемый с компьютера по BLE. Компьютер берёт на себя сложные задачи: компьютерное зрение, автопилот, PID-регуляторы. Arduino 101 работает как I/O-контроллер через Firmata.

Сборка железа

1. Соберите шасси SparkFun по инструкции. Установите Arduino 101 на стойки в крышке до монтажа крыши.
2. Motor Shield v2.3: припаяйте хэдеры (женские — если есть в комплекте, иначе мужские). 6-пиновый женский хэдер рядом с Bluetooth-логотипом паяйте последним: вставьте его в Arduino 101, поставьте сверху Motor Shield, пропаяйте выступающие контакты.
3. Подключите моторы к клеммникам M1–M4 на Motor Shield. Жёлтый провод на схеме = положительный (красный на моторе), зелёный = отрицательный (чёрный).
4. Важно: джампер VIN на Motor Shield должен быть снят! Иначе 5×AA батареи запитают Arduino через Vin — риск повреждения.
5. Подключите 5×AA держатель к клеммнику питания Motor Shield (с учётом полярности).
6. Вторую батарейку (6×AA) с джеком подключите к питанию Arduino 101. Тоже проверьте полярность (красный — центральный контакт джека).
7. Крепите 6×AA держатель на вёлкро сзади робота.

Программная часть

Архитектура

• Firmata Server на Arduino 101 (StandardFirmataBLE) — даёт доступ к пинам по BLE.
• Firmata Client на ПК — Johnny-Five (Node.js) + ble-serial для BLE-соединения + keypress для клавиатуры.

Загрузка скетча на Arduino 101

1. Установите Arduino IDE + плату «Intel Curie Boards» через Boards Manager.
2. Выберите Tools → Board → Arduino/Genuino 101, правильный порт.
3. Установите библиотеку «Adafruit Motor Shield v2» через Library Manager.
4. (Опционально) Прошейте тест моторов: a101_motortest — робот поедет прямо/назад/влево/вправо.
5. Загрузите File → Examples → Firmata → StandardFirmataBLE.

Настройка ПК (Node.js)

1. Установите Python 2.7.13 (нужен для компиляции bluetooth-hci-socket).
2. Установите Node.js.
3. В папке проекта выполните:

   npm install --global --production windows-build-tools  # только Windows 10
   npm install johnny-five keypress ble-serial bluetooth-hci-socket
   

4. Скачайте control.js из репозитория.

Запуск

Подключите обе батарейки, в папке проекта выполните:

node control.js

Должно появиться: Connected [object Object]. Управление: W — вперёд, S — назад, A — влево, D — вправо.

Альтернатива: Blynk

Если Node.js не заводится — используйте Blynk (мобильное приложение). Установите библиотеку Blynk 0.4.7+, прошейте a101_blynk_base, настройте интерфейс в приложении.

Известные проблемы

• Не хватает деталей: 6×AA держатель с джеком, в Tank Kit только 2 мотора вместо 4.
• Питание Tank Kit: родной 5×AA держатель слабый — снимите гусеницы, используйте 2S LiPo (7.4V) или USB-пауэрбанк Intel.
• BLE: нужен Bluetooth 4.0+, Windows 8.1+. На некоторых ПК глючит. Убедитесь в хорошем питании Arduino 101 (5V 2A+).
• Винты: из комплекта слишком большие для Arduino 101 — используйте винты от робота или вёлкро.
• Firmata: нужна версия ≥2.5.3 (в старых нет StandardFirmataBLE).

Короткие ссылки для воркшопов

• Это руководство: bit.ly/blebot1
• Тест моторов: bit.ly/blebot2
• Blynk-версия: bit.ly/blebot3

Код

• Управление с тачскрина (Express server): GitHub
• Основной код робота: GitHub

Схемы

PDF со сборкой шасси (в комплекте SparkFun).