Strelaロボットプラットフォームまたは単純なDIYのBluetoothボットの概要

最近、ロシアの大手電子トレーニングキットメーカーの1つから、 Amperkaからワークショップへの贈り物を受け取りました。 Strelaボードは会社の新しい開発であり、実際の状況でそれを適用しようとすることを提案しました。



Strelaプラットフォームの主なアイデアは、ロボットArduinoプロジェクトを構築するモジュール方式の原則を拒否することです。 一連のシールドの代わりに、Amperkaは多くのシールドの機能を実装する1つのユニバーサルボードを使用することをお勧めします。







この記事では、その結果について意見を述べ、Androidスマートフォンのbluetoothで制御されるロボットをどのように構築したかを説明します。 私は可能な限り公平になろうとしましたが、もちろんある程度の主観性があります。

背景

ラジオエンジニアリング大学で特別な分野を教え、自由な時間に学生とプロジェクト活動を行います。 これは通常の言葉の意味では円とは言えません。 私には、個人または非常に小さなグループで好きなことに取り組む若者のグループがあります。 誰かが3Dプリント、ヘリコプター、プログラミングなどに従事しています。 つまり、私は実際に人々にエレクトロニクスを教えることについての考えを持っています。



仕事の主な場所で、私は専門的に電子機器の開発に従事しており、実際の鉄のプロジェクトに取り組んだ豊富な経験を持っています。 教師としてだけでなく、エンジニアとしても自分の印象を表現できます。

私が仕事でStrelaを使用して自分の経験を共有しようとすると、もちろんすぐに同意しました。 Amperkaが私たちにくれたものはすべて、私は生徒の一人に完全に引き渡しました。生徒はタスクに興味を持つようになりました。







それでは、コンポーネントの説明に移りましょう。

ストレラ

Strelaプラットフォームは、ロボットを構築するために完全に準備されたArduino互換のボードです。 Amperkaによって開発され、ロボットを迅速に構築するために必要なほぼすべてを組み合わせています。 Atmega32u4コントローラーに基づいて構築されており、Arduino Leonardoと同様に作業する必要があります。 彼女はそのような箱で私たちのところに来ました：







一般的に、Amperkaはパッケージングに注意を払っています。 それらの製品はすべて、特別に設計された箱にきちんとパッケージされています。 彼らは主にかなり若い視聴者に焦点を当てており、彼らはバブルラップに包まれているのではなく、この形式で購入したことを喜んでいると思います。







ボックスでは、ボード自体：







一見したところ、箱の中にボードしかなかったことに驚きました。 その後、ボードでの作業を開始して、このアイデアに何度も戻りましたが、他に何ができるのか思いつきませんでした。 本当にたくさんのものがすでにボードにインストールされていますが、ボーナスとして安価なパンを入手することは常にとてもいいことです。



前面にあるボード自体は......







...そして後ろから：







ボードの主な機能は次のとおりです。

栄養

1. 入力電圧：7-24V。 モータードライバーは同じ電圧から給電されます。
2. 5V、3A用の内蔵スイッチング安定器。 ボード自体はほとんど消費しません。つまり、このすべてを使用して、接続された要素（センサー、サーボなど）に電力を供給できます。
3. 通信モジュールに電力を供給するための3.3Vリニアスタビライザー。
4. USB電源。 矢印にはコンパレータがインストールされており、主電源がオフになると、USBポートからの電源に自動的に切り替わります。 5ボルトチャンネルの負荷容量は500 mAに低下し、モーターへの電力出力は動作を停止します。

基板搭載周辺機器

1. エンジンドライバーL298P;
2. ジェネレーターを内蔵していないピエゾエミッター。 任意のメロディーを演奏するために使用できます。
3. リセットスイッチ。 それがまさにスイッチです。 それは本質的にサーキットブレーカとして機能します。 外部のトグルスイッチを電源に入れると、ボードをオフにすることができます。または、RESETスイッチでマイクロコントローラを「オフ」にすることができます。
4. 固定なしの4つのカスタムボタン。
5. 4つのユーザーLED。
6. エンジンステータス、電力、伝送ライン用の10個のインジケータLED。

外部要素を接続するためのコネクタ

1. 2つのDCモーター2A、または1つの強力な4A、または1つのステッピングモーターを接続するための2つの端子台。
2. 12個の標準3ピンPLSコネクタ（GND、5V、SIG）。 さまざまなセンサー、サーボなどを接続できます。 それらの8つはアナログ入力として機能し、4つはPWM出力として機能します。
3. 通信モジュールをインストールするためのコネクタ。 必要なすべてのバインディングはすでにボード上にあります-XBee形式の必要なモジュールをインストールするためだけに残ります。
4. 光チャネルを介してリモートコントロール用のIRレシーバーを接続するためのソケット。
5. LCDディスプレイ用コネクタ。
6. インターフェイスTWI / I2C、SPI、UART。

読者が無料の改作を許してくれることを願っています。 すべての機能はwikiにあります 。

今日、ロボット工学はほとんどの場合、モジュール式の原理を使用しています。 つまり、これらの機能のほとんどすべてを個別に購入し、それらを結合する必要があります。



シールドで作られたロボットは次のようになります。







Strelaには、Arduino、モータードライバー付きシールド、電圧コンバーター、プロトタイピング用のブレッドボードなど、通常は個別に購入されるいくつかのデバイスが含まれています。 これがボードの主なアイデアであり、2つの側面があります。

一方では、これらすべての機能を個別のシールドの形で購入しようとすると、はるかに高価でサイズが大きくなります。 つまり、たとえば、ロボットクラスの機器を購入する場合、Strelaは経済的な観点からも収益性が高くなります。



一方、Arduinoで考案された特定のプロジェクトがあり、システムのすべてのコンポーネントが事前に知られている場合、1つまたは2つのシールドでうまくいく可能性が高く、コストとサイズの両方で勝つことができます。

プラットフォームの使用は、ロボット工学の枠組みの中で正当化されると思われます。 さまざまなロボットで絶えず再配置したり、機能をすばやく追加したりすることが可能です。 Amperkaのビデオレビューで、彼らは通常、ほぼすべての機能を同時に実現するロボットを構築しました。 また、Strelaは、プログラミングに精通していて、プロジェクトで比較的単純なハードウェアを必要としていた人々にとっても興味深いものです。 Strelaは、テレプレゼンスロボットチームのパフォーマーとして完璧にフィットするか、壊れたRCモデルに新しい命を吹き込むのに役立ちます。



この部分を要約するために、ボードの長所と短所をリストしたいと思います。 だから、ここに私がメリットと考えるものがあります：

• 外部的には、1枚のボードは一連のシールドよりも見栄えがします。 少なくとも、他のロボットから際立っています。
• 表面実装により、接続を少なくする必要があります。 より簡単な組み立て、より高い信頼性。
• ボードの取り付け穴はArduino Unoの穴の位置を繰り返し、さらに4つの穴があります。
• 膨大な数の例を含む詳細なドキュメント（記事の最後にメインリンクを追加します）。
• ボードを操作するためのライブラリ。 後で個別に説明します。
• ボックス。

そして、私が個人的に好きではなかったものは次のとおりです。

• 非常に多くの場合、回路は安全マージンなしで作成されます。 しかし、極端な信頼性のために家庭の信頼性は必要ですか？
• 私は白いマスクが好きではありません。 ボードはもっと面白そうに見えますが、その下には何も見えません。
• ボードの5ボルト部分には、1つの電源から電力が供給されます。 デジタル部分と電源部分に別々のスタビライザーを作成します。
• それでも、ボードは私の標準では大きい-100x80mmです。 大きくてすべて。
• StrelaはArduinoのシールドと互換性がありません。 このための標準的なフットプリントはありません。
• 私はすでに完全なセットについて話しました。

それがこのボードのコストです。 たくさん言ったり、少し言ったりするのは難しい。 ロボットをゼロから構築する場合、シールドで組み立てるよりも安価であることが判明する可能性があります。 私の経験では、価格は公平です。 ロシアでそれを開発し、公式に販売し、大規模な技術サポートを組織する場合、それはどれくらいの電子機器の費用です。

ロボットのシャーシ

また、便利な二輪タートルプラットフォームも紹介されました。







それは非常に大きく、エンジン出力と内蔵バッテリーホルダーのバッテリー数の点でブームに適合します。 すでに人気のあるセンサーとセンサー用のマウントがあります。

Bluetoothモジュール、センサー、インジケーター

コントローラーとホイールプラットフォームに加えて、さらに多くの有用なものが提示されました。

1. プラットフォーム互換のBluetooth Beeモジュールは非常に使いやすいです。 UARTを介してコントローラーに接続し、オペレーティングシステムはそれをCOMポートとして認識します。 おそらく、何かをPC /スマートフォンにワイヤレスで接続する最も簡単な方法です。
2. 8x2テキスト画面 。 特にこのディスプレイはロシア語のアルファベットもサポートしているため、ロボットがステータスメッセージを表示できる場合は非常に便利です。
3. ライントレーサーを構築するための2つのアナログラインセンサー 。 接続には通常の3線ケーブルが含まれます。
4. マウント付き赤外線距離計10-80cm 出力には電圧があり、その大きさは測定距離に依存します。
5. 2つの赤外線障害物センサー 。 出力では、設定されたしきい値と測定された距離に応じて、0または1になります。

Bluetoothボットアセンブリ

システムの機能をすばやくテストするために、Bluetoothで制御されるロボットを構築することにしました。 基礎として、 矢印arrow wikiから例を取り上げました。



これを行うには、コントローラー、通信モジュール、車輪付きプラットフォーム、およびバッテリーとして、Strelaプラットフォーム自体で十分です。 バッテリーコンパートメントを使用しないことにしました。 代わりに、11.1V、3A / hのLiPoバッテリーを接続しました。 さらに、インジケーターも接続しました。



結果は次のとおりです。







ご覧のように、アセンブリ全体がシャーシの組み立て 、ボードのネジ止めと接続、そして数十本のワイヤの接続になります。



これでアセンブリが完了し、プログラミングが開始されます。

矢印プログラミング

熱心な読者は、Strelaが制御する「脚」の数がArduino Leonardoのそれよりもかなり多いことに気付いたかもしれません。 1つのLCDの場合のみ、8つ必要です。 これらはすべて実装され、I2Cで制御されるポートエクステンダーを使用して同時に機能します。 既製のStrelaライブラリ用ではない場合、初心者がこれらのエキスパンダーの機能を使用するのはかなり困難です。



エレクトロニクス開発者は、パッケージング、ドキュメント、およびソフトウェアをほとんど無視します。 しかし、これはAmperkaには適用されません。 Strelaボード用の既製のサンプルや素晴らしいライブラリがたくさんあります。 デジタル出力を操作するための機能はわずかしかありませんが、それらがなければ、すべての可能な周辺機器を同時に動作させることは非常に困難です。 標準のArduino機能と同じくらい簡単です。 それらを使用すると、I2Cバスを使用する複雑さを回避できます。そうしないと、I2Cバスの使用を開始するのに時間がかかります。 Arrowでは、結論の指定がArduinoに関連して変更されていますが、これには混乱はありません。

LCDディスプレイを使用する場合は、矢印の矢印から保証された動作ライブラリをダウンロードすることをお勧めします。 そして、彼女と一緒に働く例があります。



例のように電話から制御するために、Play Marketの完成したBluetooth RCカーアプリケーションを使用しました。

私の学生は、Cマイクロコントローラーのプログラミングとオペレーティングシステム用のプログラムの作成の経験がほとんどありませんでした。 Strelaの開発で、彼には問題はありませんでした。 指標を追加することが彼のイニシアチブであり、そこから私は彼が本当にそれを気に入っていると結論付けました。 彼は、アプリケーションで設定された速度（または、むしろPWM信号の相対的なデューティサイクル）をインジケーターにもたらしました。



コードが元の形式で投稿されていることを示します。これは、コードが経験の浅い人によって作成されたことを示すためです。 ネタバレを見ることはできますが、完璧なコードや新しいものは見つかりません。





コードは、ほぼ完全に既製の例から借用されています。

まとめ

Strelaは、さまざまなロボットプロジェクトで使用するのに非常に便利なプラットフォームです。 トレーニングや週末のプロジェクトでは、LUTボードをローリングしたり壁に取り付けたりするルーチン作業を最小限に抑える必要があるように思えます。 そうでなければ、熱意を失うことは非常に簡単です。



Arrowsを使用するための多くのアイデアがありました。 近い将来、新しいフレームを印刷し、ラインセンサーを取り付け、ロボットをラインに沿って移動させ、Bluetoothを介して手動で制御できるようにします。 競技会で私たちのチームは価値があると確信しています。 彼らはすでにロボットの作業を開始しています：

材料のソース

Amperka製品ページ

Wiki

スキーム

図書館

Amperkaの公式レビュー

PS

私自身はマイクロコントローラーをCでプログラミングするのが好きで、Arduino互換ハードウェアファームウェアを優れたソフトウェアでアップグレードするために最善を尽くしています。そのため、上級ユーザー向けに、ブートローダーを使用して任意の16進ファイルのファームウェアの説明をAtmega32u4メモリに追加します。 エンジニアAmperkaによると：



オプション1：

1. ターミナルを開いて、そこに書きます：C：\ Program Files（x86）\ Arduino / hardware / tools / avr / bin / avrdude -CC：\ Program Files（x86）\ Arduino / hardware / tools / avr / etc / avrdude.conf- v -v -v -v -patmega32u4 -cavr109 -PCOM19 -b57600 -D -Uflash：w：C：\ Your_C_FIRMWA.hex：i、ここで、C：\ Your_C_FIRMWA.hexは、19の代わりにCOM19-COM番号ブートローダーモードの矢印ポート（通常とは異なる）。
2. MKを再起動します。
3. 8秒以内に、コンピューターのポイント1からコマンドを実行する時間があります（つまり、Enterキーを押します）。
4. ロードされるのを待っています。

オプション2- inoを使用します。