Беспроводной робот-робер, управляемый Node.js через Bluetooth — IoT проект в реальном времени

Компоненты и материалы

Arduino UNO	×1
Драйвер двигателей L298 (SparkFun Dual H-Bridge)	×1
Bluetooth-модуль HC-05	×1
Перемычки	×1
Крона 9V	×2
DC-моторы 12V (с редуктором)	×2

О проекте

Идея проекта

Node.js отлично подходит для реального времени. Опыт с сокетами вдохновил сделать IoT-проект с Node.js-сервером для самообучения.

Робер общается с сервером по Bluetooth, а фронтенд (веб-страница) отправляет команды серверу через WebSockets.

Цель

Изучить и реализовать беспроводную связь Node-сервера с железом (робером) и удаленное управление через мобильную веб-страницу на сокетах.

Предварительные знания

Базовые знания Node.js, сокетов и работы драйвера L298.

Требования

• Arduino Uno
• L298 Motor Driver
• HC-05 Bluetooth Module
• Перемычки
• 2 кроны 9V
• 2 редукторных мотора (6-9V)
• 2 совместимых колеса
• Шасси
• Компьютер с Node.js для сервера

Шаг 1: Сборка робера

Проще купить набор «2-wheel chassis kit» — есть всё для сборки. Arduino и L298 крепятся сверху, питание — отдельные кроны. Arduino питает HC-05.

Схема подключения

• L298 питается от 9V. Выходы моторов → Мотор A и B. Полярность не важна, но оба мотора должны крутиться в одну сторону. Не снимайте джампер 5V стабилизатора!
• Внимание: питание L298 >12V сожжет стабилизатор 5V.
• Arduino: +9V → Vin, - → общий GND.
• HC-05: VCC → 5V Arduino, GND → GND. TXD HC-05 → RX Arduino, RXD HC-05 → TX Arduino.
• EN1, EN2 L298 → любые PWM-пины Arduino. IN1-IN4 → любые цифровые пины.

Передача данных

1. Пользователь заходит на веб-страницу (IP:порт, напр. 192.xxx.xxx.129:8080)
2. Клик по кнопке → событие через сокеты на сервер
3. Сервер (с HC-05 по Bluetooth) шлет команду модулю
4. HC-05 → Arduino по UART
5. Arduino управляет L298

Шаг 2: Настройка сервера

Установите Node.js (стабильная версия, у меня 11.15). Пакеты:

• node-gyp (требует Node 11.15, новее могут быть проблемы)
• express
• node-bluetooth
• socket.io
• ejs

Сервер слушает события от веб-страницы. При клике страница эмитит функцию → сервер выполняет → шлет данные в Bluetooth.

Веб-страница на Express + EJS, сокеты — socket.io. Bluetooth — по документации node-bluetooth.

Шаг 3: Код Arduino

Bluetooth шлет строковые команды с терминатором «T»: напр. «forwardT». Arduino накапливает строку до «T», затем парсит и управляет L298.

Команды: forward, backward, fleft, fright, bleft, bright, break, maxspeed, medspeed, lowspeed, стоп.

Шаг 4: Результат и планы

Планы: голосовое управление, избегание препятствий, база данных со статистикой (пройденный путь, макс/средняя скорость), датчики температуры/света/влажности с логированием в БД.

Следующая версия: «Voice Controlled Rover using Mobile»

Код Arduino

const int en1 = 9, en2 = 3;
const int inp1 = 2, inp2 = 4, inp3 = 7, inp4 = 8;
char charRead;
String inputString = "";

void setup() {
  Serial.begin(9600);
  pinMode(en1, OUTPUT); pinMode(en2, OUTPUT);
  pinMode(inp1, OUTPUT); pinMode(inp2, OUTPUT);
  pinMode(inp3, OUTPUT); pinMode(inp4, OUTPUT);
}

void loop() {
  if (Serial.available()) {
    charRead = Serial.read();
    if (charRead != 'T') {
      inputString += charRead;
    } else {
      if (inputString == "forward") {
        digitalWrite(inp1, HIGH); digitalWrite(inp2, LOW);
        digitalWrite(inp3, HIGH); digitalWrite(inp4, LOW);
      } else if (inputString == "backward") {
        digitalWrite(inp1, LOW); digitalWrite(inp2, HIGH);
        digitalWrite(inp3, LOW); digitalWrite(inp4, HIGH);
      } else if (inputString == "fleft") {
        digitalWrite(inp1, HIGH); digitalWrite(inp2, LOW);
        digitalWrite(inp3, LOW); digitalWrite(inp4, LOW);
      } else if (inputString == "fright") {
        digitalWrite(inp1, LOW); digitalWrite(inp2, LOW);
        digitalWrite(inp3, HIGH); digitalWrite(inp4, LOW);
      } else if (inputString == "bleft") {
        digitalWrite(inp1, LOW); digitalWrite(inp2, LOW);
        digitalWrite(inp3, LOW); digitalWrite(inp4, HIGH);
      } else if (inputString == "bright") {
        digitalWrite(inp1, LOW); digitalWrite(inp2, HIGH);
        digitalWrite(inp3, LOW); digitalWrite(inp4, LOW);
      } else if (inputString == "break") {
        analogWrite(en1, 50); analogWrite(en2, 50);
        delay(550);
        digitalWrite(inp1, LOW); digitalWrite(inp2, LOW);
        digitalWrite(inp3, LOW); digitalWrite(inp4, LOW);
        analogWrite(en1, 150); analogWrite(en2, 150);
      } else if (inputString == "maxspeed") {
        analogWrite(en1, 250); analogWrite(en2, 250);
      } else if (inputString == "medspeed") {
        analogWrite(en1, 180); analogWrite(en2, 180);
      } else if (inputString == "lowspeed") {
        analogWrite(en1, 90); analogWrite(en2, 90);
      } else {
        digitalWrite(inp1, LOW); digitalWrite(inp2, LOW);
        digitalWrite(inp3, LOW); digitalWrite(inp4, LOW);
      }
      inputString = "";
    }
  }
}

Схемы