Bluetooth-робот с избеганием препятствий: умное управление со смартфона

Компоненты и материалы

Приложения

• Arduino IDE
• Arduino BlueControl (Android, Play Store)

О проекте

Робот на двухколёсной платформе с управлением через Android-приложение по Bluetooth. Реализовано автоматическое избегание препятствий ультразвуковым датчиком при движении вперёд. Проект создан в период локдауна COVID-19.

Архитектура

• Arduino Nano — центральный контроллер.
• HC-05 — приём команд от приложения BlueControl (Serial, 9600 бод). TX/RX через Logic Level Converter (3.3V ↔ 5V).
• L298N — управление двумя моторами (ENA/ENB — PWM скорость, IN1–IN4 — направление).
• HC-SR04 — измерение расстояния впереди (Trig→D6, Echo→D7).
• RGB LED — индикация режима: зелёный = вперёд, красный = стоп/препятствие, синий = назад.

Управление через приложение

Приложение Arduino BlueControl отправляет цифровые коды команд:

Алгоритм избегания препятствий

При команде «Вперёд» (case 1) в цикле вызывается dist(): измеряется расстояние. Если < 20 см — вызывается stoprobot(), RGB переключается на красный (стоп). Робот ждёт новой команды.

Сборка

1. Установить Arduino Nano на макетную плату.
2. Подключить L298N: моторы к OUT1–OUT4, ENA/ENB → D9/D10 (PWM), IN1–IN4 → D5/D4/D3/D2.
3. HC-SR04: Trig→D6, Echo→D7.
4. HC-05: TX→D12, RX→D13 через Logic Level Converter (SoftwareSerial).
5. RGB LED: R→D8, G→A0, B→D11 (общий анод → +5V через 330 Ом на каждый канал).
6. Питание: 12V на L298N (VIN), 5V от Breadboard Power Supply на Arduino и логику.

Код Arduino (полный скетч)

/* Bluetooth Controlled Obstacle Avoidance Robot
   Prepared by: Alok Talukdar, Date: 09.05.2020 */
#include <SoftwareSerial.h>

#define IN1 5   #define IN2 4   #define IN3 3   #define IN4 2
#define ENA 9   #define ENB 10
#define redLED 8    #define greenLED A0    #define blueLED 11
const int trigPin = 6; const int echoPin = 7;
float duration, distance;
SoftwareSerial mySerial(12, 13); // RX, TX
String data; int btVal;

void setup() {
  pinMode(trigPin, OUTPUT); pinMode(echoPin, INPUT);
  mySerial.begin(9600);
  pinMode(IN1, OUTPUT); pinMode(IN2, OUTPUT);
  pinMode(IN3, OUTPUT); pinMode(IN4, OUTPUT);
  pinMode(ENA, OUTPUT); pinMode(ENB, OUTPUT);
  pinMode(redLED, OUTPUT); pinMode(blueLED, OUTPUT); pinMode(greenLED, OUTPUT);
  digitalWrite(IN1, LOW); digitalWrite(IN2, LOW);
  digitalWrite(IN3, LOW); digitalWrite(IN4, LOW);
  analogWrite(redLED, 255); digitalWrite(blueLED, HIGH); digitalWrite(greenLED, HIGH); // RGB OFF (common anode)
}

void loop() {
  while (mySerial.available()) { data = mySerial.readStringUntil('\n'); }
  btVal = data.toInt();
  switch (btVal) {
    case 1: forward(); digitalWrite(greenLED, LOW); analogWrite(redLED, 255); digitalWrite(blueLED, HIGH); dist(); break;
    case 2: reverse(); digitalWrite(greenLED, HIGH); analogWrite(redLED, 255); digitalWrite(blueLED, LOW); break;
    case 3: left(); break;
    case 4: right(); break;
    case 5: stoprobot(); digitalWrite(greenLED, HIGH); analogWrite(redLED, 0); digitalWrite(blueLED, HIGH); break;
    default: digitalWrite(greenLED, HIGH); analogWrite(redLED, 255); digitalWrite(blueLED, HIGH); break;
  }
}

void forward() {
  for (int i = 0; i <= 100; i++) {
    analogWrite(ENA, i); analogWrite(ENB, i);
    digitalWrite(IN1, HIGH); digitalWrite(IN2, LOW);
    digitalWrite(IN3, LOW); digitalWrite(IN4, HIGH);
  }
}
void reverse() {
  for (int j = 0; j <= 100; j++) {
    analogWrite(ENA, j); analogWrite(ENB, j);
    digitalWrite(IN1, LOW); digitalWrite(IN2, HIGH);
    digitalWrite(IN3, HIGH); digitalWrite(IN4, LOW);
  }
}
void left() {
  analogWrite(ENA, 127); analogWrite(ENB, 0);
  digitalWrite(IN1, HIGH); digitalWrite(IN2, LOW);
  digitalWrite(IN3, HIGH); digitalWrite(IN4, HIGH);
}
void right() {
  analogWrite(ENA, 0); analogWrite(ENB, 127);
  digitalWrite(IN1, HIGH); digitalWrite(IN2, HIGH);
  digitalWrite(IN3, LOW); digitalWrite(IN4, HIGH);
}
void stoprobot() {
  analogWrite(ENA, 0); analogWrite(ENB, 0);
  digitalWrite(IN1, LOW); digitalWrite(IN2, LOW);
  digitalWrite(IN3, LOW); digitalWrite(IN4, LOW);
}
void dist() {
  digitalWrite(trigPin, LOW); delayMicroseconds(2);
  digitalWrite(trigPin, HIGH); delayMicroseconds(10);
  digitalWrite(trigPin, LOW);
  duration = pulseIn(echoPin, HIGH);
  distance = (duration * 0.0343) / 2;
  if (distance < 20) {
    stoprobot();
    digitalWrite(greenLED, HIGH); analogWrite(redLED, 0); digitalWrite(blueLED, HIGH);
  }
  delay(1000);
}

Перспективы развития

• Автономный режим навигации (SLAM, построение карты).
• Дополнительные датчики (IR, камера).
• Интеграция в системы автоматизации складов/производства.