Bluetooth-gecontroleerde Arduino Spybot bouwen

Onderdelen en benodigdheden

• Arduino UNO (1×)
• HC-06 Bluetooth-module (1×)
• Arduino Proto Shield (of soldeerbare breadboard met pinheaders) (1×)
• Adafruit Motor/Stepper/Servo Shield V2 (1×)
• SM-S4306R Continue-rotatie servo (voor camera-houder) (1×)
• DC-motoren (algemeen, 4×)
• Motorbanden (4×)
• Draadbruggen (voor motoren, 8×)
• 4×AA batterijhouder (2×)
• AA-batterijen (8×)
• Mobiele telefoon (bijv. Nokia Lumia 520) (1×)
• Mobiele telefoonhouder (1×)
• Eigen chassis (houten plank of gekochte plastic carrosserie) (1×)

Apps en online services

• Johnny-Five (JavaScript robotics framework)

Over dit project

Korte introductie

Deze vierwielige robot wordt via Bluetooth bestuurd en kan een mobiele telefoon dragen die fungeert als IP-camera. De besturing gebeurt via een Node.js-webserver met een webinterface waar je de robot stuurt en de camerabeelden bekijkt. De layout is responsief.

Het chassis

Zelfgebouwd chassis uit hout. Belangrijk: plaats de wielen zo dicht mogelijk bij elkaar voor differentiële sturing (draaien door wielen tegenover elkaar te laten draaien). Zie deze link voor basisregels. DC-motoren bevestigd met kabelbinders (150/3,5 mm), twee per motor. Precies boren is cruciaal; anders trekt de robot naar links of rechts.

De batterijen

Één voeding voor alles. Geen ruimte voor 8×AA houder, dus twee 4×AA houders aan elkaar geschroefd (plastic geboord).

Voeding

Arduino Uno gevoed door 8×AA oplaadbare batterijen. Adafruit Motor Shield V2 heeft een verwijderbare jumper; zo kan de motordriver apart gevoed worden via de power-pins op de shield. Zie Adafruit handleiding.

Draadloze verbinding

HC-06 Bluetooth-module op een eigen Proto Shield gesoldeerd (module zelf niet gesoldeerd, dus demontageerbaar). Onder de shield bedrading aangebracht met pinheaders. Zie figuren 3 en 4. Setup volgens deze gids.

Beweging

Vooruit, achteruit en draaien via differentiële sturing. Camera-houder op continue-rotatieservo om te kijken zonder de robot te bewegen.

Mobiele telefoon

Nokia Lumia 520 met Win IP Camera app (Microsoft Store).

Over de code

Node.js-webserver voor controle-pagina, Johnny-Five voor Arduino-besturing, Socket.io voor realtime communicatie. Modulaire structuur frontend en backend.

Backend entry point

var boardModule = require('./src/boardModule'),
    servoModule = require('./src/servoModule'),
    motorModule = require('./src/motorModule');

boardModule.initBoard().then(function() {
  motorModule.initMotors();
  servoModule.initServo();
});

Frontend (toetsenbordbesturing)

import {moveWheels, stopWheels} from './wheelsControl';
import {moveServo, stopServo} from './servoControl';

document.onkeydown = checkKeyDown;
document.onkeyup = checkKeyUp;

function checkKeyDown(e) {
  moveWheels(e.keyCode);
  moveServo(e.keyCode);
}
function checkKeyUp(e) {
  stopWheels(e.keyCode);
  stopServo(e.keyCode);
}

Volledige codebase: GitHub repository.

Softwarebibliotheken

• express.js – Node.js applicatie framework
• johnny-five – Arduino JavaScript API
• socket.io – WebSockets voor backend-frontend communicatie
• susy – Responsieve layout
• Google Material Design – UI elementen
• gulpJS – Taakautomatisering
• BabelJS – ES6 transpileren
• Browserify – Module support in browser

Afsluitend

Dit is mijn eerste IoT-project. Niet per se optimale oplossingen, maar hopelijk nuttige inzichten. Verbeterpunten: 3D-geprint chassis, betere motorbevestiging, sensorfeedback voor autonomie.

Code

Volledige code op GitHub: https://github.com/dominikfilkus/arduino-spybot-V2

Schema's

Fritzing-bestand: arduino-spybot.fzz