M1 Rover: автономный робот для бездорожья на базе Arduino

Компоненты и материалы

• Драйвер двигателей SparkFun Dual H-Bridge L298 — 1 шт.
• DC-моторы (универсальные) — 4 шт.
• Arduino UNO — 1 шт.
• Светодиоды (универсальные) — 8 шт.
• Резисторы 221 Ом — 8 шт.
• Сервопривод Tower Pro MG996R — 1 шт.
• Ультразвуковой датчик HC-SR04 — 1 шт.

Программное обеспечение и сервисы

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

О проекте

После создания нескольких домашних роботов я решил построить уличный робот, способный передвигаться по неровной местности. Так родился «M1-Robot» — четырёхколёсный полноприводной ровер.

Этап 1: Проектирование

Корпус разработан в Google SketchUp 2017. Это позволило экспортировать чертежи для лазерной резки и 3D-печати. На проектирование и изготовление корпуса ушло три недели. Материал — фанера толщиной 3 мм. Конструкция выполнена в виде набора: все детали собираются на винтах.

Этап 2: Компоненты и особенности

• Автономная работа до 3 часов
• Совместимость с Arduino Uno, Mega, Nano
• Рабочее напряжение 5–9 В
• Деревянный шасси 3 мм
• Колёса диаметром 68 мм
• Драйвер L298N Dual H-Bridge
• Питание двигателей и Arduino от крон (9 В)
• 7 светодиодов (4 передние белых, 2 задние красных, 1 дополнительный)
• Bluetooth-модуль HC-06
• Sensor Shield v5.0
• Ультразвуковой датчик HC-SR04

Этап 3: Контроллер двигателей

H-мост L298N управляет скоростью и направлением вращения четырёх двигателей. Важно: все земли (Arduino, источник питания, драйвер) должны быть соединены. PWM-выводы опциональны — нужны только для регулировки скорости.

Этап 4: Сборка шасси

Детали вырезаны лазером. Передние фары — 4 белых светодиода с резисторами 220 Ом, задние — 2 красных. Управление светом осуществляется из того же приложения.

Этап 5: Схемотехника

Центральный узел — Arduino Sensor Shield 5.0, на который наносятся: Arduino Uno, L298N, Bluetooth HC-06, ультразвуковой датчик, сервопривод, зуммер, 4 DC-мотора и светодиоды. Питание двигателей — отдельная крона.

Этап 6: Программное обеспечение

Базовый скетч позволяет управлять роботом через Bluetooth с телефона или ПК. Реализованы команды: вперёд (F), назад (B), стоп (S), вправо (R), влево (L), диагонали (I, G). Ультразвуковой датчик останавливает робот при препятствии ближе 10 см и включает звуковой сигнал. Также разработано C#-приложение для Windows с графическим интерфейсом.

Этап 7: Комплектации

STARTER — базовая платформа с верхней панелью для установки дополнительного оборудования.
EXPLORER — автономная навигация в помещении и на улице, видеопоток с телефона по IP.
MAPPING — GPS-трекинг в реальном времени.
MANIPULATION — роботизированная рука с захватом 50 мм.

Совет по сервоприводам: не все сервы имеют полный диапазон 180°. Определяйте пределы экспериментально через servo.writeMicroseconds() (диапазон 600–2400). Используйте servo.attach(pin, min, max) и constrain() для защиты от перегрева.

Файлы проекта

• Чертежи для лазерной резки: m1rover_dxf_hackaday_4o7WTGHUGE.dxf
• Принципиальная схема (изображение)