BLE Bot 9000: Kit Robot Arduino Canggih dengan Bluetooth
Komponen dan Perlengkapan
Komponen
Jumlah
Arduino 101
1
Adafruit Motor/Stepper/Servo Shield for Arduino v2 Kit - v2.3
1
SparkFun Multi-Chassis - 4WD Kit (Basic)
1
Adafruit 6 x AA battery holder with 5.5mm/2.1mm plug
1
5x AA Battery Holder
1
Components Pack
1
AA Batteries
11
Alat dan Mesin yang Diperlukan
Paku las (generic)
Solder (generic)
Philips Screwdriver
Aplikasi dan Layanan Online
Arduino IDE
Johnny-Five
Arduino Firmata
Tentang Proyek
Notices:
Update 12/5/16 dari Drew: Silakan klik Known Issues di kanan dan tinjau sebelum menyelesaikan pembangunan ini. Beberapa variasi kit memiliki masalah dan komponen yang hilang. Kami telah mencoba untuk menjelaskan masalah umum. Beberapa masih sedang diselesaikan. Perbaikan akan dimasukkan ke dalam instruksi saat dikonfirmasi. Laporkan tambahan apa pun kepada saya (@ReanimationXP) di channel #intel di slack.hacksterlive.com. Terima kasih!
Jangan Meledakkan Arduino
Kami telah menerima laporan tentang beberapa yang merakit bot mereka dan meninggalkan jumper VIN pada tempatnya pada Motor Shield. Silakan luangkan sejenak untuk mencabutnya sebelum memulai. Mengapa? Lihat Powering the Arduino and Shield di bawah ini.
Intro
Proyek ini menunjukkan cara menggunakan chip BLE bawaan pada Arduino 101 untuk mengontrol robot kecil 4x4 dari laptop Anda. Dengan membiarkan komputer Anda mengambil alih kontrol dari Arduino 101 itu sendiri Anda membuka kemungkinan untuk mengintegrasikan metode kontrol yang intensif prosesor seperti visi komputer, pengemudi otonom, dan loop umbalan lanjutan (PID).
Hardware
Mari kita mulai! Apa yang ada pada anak buah ini? Platform robot yang digunakan adalah multi-chassis 4x4 dari Sparkfun. Ini cukup tahan dengan bingkai aluminium dan memiliki banyak titik pemasang untuk sensor tambahan.
Langkah-langkah:
1) Kit ini memerlukan pemasangan sederhana, tetapi memerlukan waktu. Ikuti instruksi yang disertakan dengan kit Anda untuk pemasangan, dengan pengecualian berikut:
- Pasang Arduino 101 pada standoff (bagian dari Components Kit terpisah) ke papan atas (tutup) sebelum memasang tutup ke chassis robot. Jika Anda tidak memiliki standoff, cukup insulasi bawah 101 dengan cara apa pun dan pasang ke tutup.
2) Adafruit Motor shield v2.3 juga akan memerlukan pemasangan, dan dengan itu kami berarti pemasangan las. Pin header akan perlu dipasang dengan las. Jika Anda menerima header female dengan kit komponen Anda (seperti yang ada pada A101), gunakan ini dan buang yang male biasanya. Jika tidak, gunakan yang male yang disertakan dengan motor shield. Anda dapat menemukan instruksi rinci untuk pemasangan las kedua jenis di sini (gulir ke bagian yang sesuai untuk tipe header male/female): https://learn.adafruit.com/adafruit-motor-shield-v2-for-arduino/install-headers.
Jika Anda belum pernah melas sebelumnya Anda mungkin ingin berlatih pada sesuatu yang Anda tidak keberatan terbakar karena header bisa sedikit sulit dipasang dengan las. Meminta seseorang yang banyak melas untuk melihat Anda akan menjadi cara tercepat untuk belajar. Mulai setiap header dengan memasang satu pin di tepi, tarik header dengan erat sehingga mereka rata dengan papan dan sempurna lurus. Anda dapat menggunakan teknik ini untuk menyelaraskan hal sebelum memasang semua pin dengan las yang akan mengunci header secara permanen.
Lakukan header female 6-pin-grid di samping logo Bluetooth terakhir. Itu terlihat seperti ini: [: : :] Pasang sisi plastik ke Arduino 101 sehingga benar-benar rata, pasang motor shield yang sekarang telah sepenuhnya dipasang dengan las di atas, dan biarkan sisi male dari header 6-pin-grid melintasi itu. Tekan motor shield sehingga sepenuhnya dimasukkan ke dalam 101, lalu pasang sisi male dari header 6-pin-grid dengan las.
3) Pasang motor shield yang telah dirakit di atas Arduino 101 menggunakan header yang Anda pasang dengan las.
4) Gunakan kabel jumper (male ke male) untuk menyambungkan motor ke terminal output blok pada motor shield seperti yang ditunjukkan di bawah ini. Pastikan Anda mencocokkan pasangan yang benar dari kabel negatif dan positif dan ikuti diagram kabel di bawah ini. Catatan: Kabel kuning adalah positif pada diagram, dan merah pada motor sebenarnya. Kabel hijau adalah negatif pada diagram, hitam pada motor sebenarnya.
5) Periksa bahwa jumper VIN TIDAK dipasang sebelum melanjutkan. Gunakan sepasang kabel jumper untuk menyambungkan ke paket baterai 5-count AA yang disertakan dengan kit robot ke blok input tegangan pada motor shield, memperhatikan orientasi positif (merah) dan ground (hitam) seperti yang ditunjukkan dalam diagram di bawah ini.
Catatan: Paket baterai 2x AA yang ditunjukkan di bawah ini adalah TIDAK AKURAT ke kehidupan nyata dan Anda tidak akan memiliki satu di kit Anda - silakan gunakan paket baterai 5x AA yang disertakan dalam kit robot Anda. Beberapa kit juga tidak berisi 4 motor. Dalam hal ini, cukup sambungkan motor yang tepat ke M1 dan M2 seperti yang ditunjukkan di sisi kanan papan dan dua motor atas.
6) Pasang jack barrel dengan las pada kabel yang keluar dari paket baterai kedua. Pastikan Anda memasang kabel positif merah ke koneksi tengah (lebih pendek) pada jack barrel.
Catatan: Paket baterai 6x AA dan plug barrel di bawah ini tidak disertakan dalam pengiriman pertama kit ambassador. Kami akan menambahkan pengiriman ini dengan paket baterai tambahan dan mungkin komponen tambahan segera. Selesaikan pembangunan bot dan lompat ke Software Overview untuk saat ini.
7) Pasang paket baterai 6x AA di bagian belakang robot dengan lembar velcro:
Pasang plug barrel ke Arduino 101 untuk menghidupkannya. Sekali lagi periksa bahwa jumper VIN tidak dipasang.
Robot sekarang seharusnya telah sepenuhnya dibangun! Pastikan kedua bank baterai tidak dihubungkan sehingga mereka tidak menguras daya.
Software Overview
Sistem kontrol robot terdiri dari dua perangkat lunak utama. Pertama adalah sketsa server Firmata yang dimuat pada Arduino 101. Firmata memungkinkan komputer Anda untuk mengakses pin pada Arduino - dan dengan demikian berkomunikasi ke motor shield yang mengontrol motor itu sendiri. Firmata juga memungkinkan komunikasi dua arah sehingga jika di masa depan Anda memasang sensor pada robot Anda Anda akan dapat mengirim data sensor kembali ke komputer Anda.
Perangkat lunak kedua adalah klien Firmata yang berjalan pada komputer Anda. Ada banyak klien Firmata yang berbeda untuk berbagai bahasa tetapi dalam proyek ini kita akan menggunakan klien Firmata yang bawaan di Johnny-Five. Johnny-Five adalah platform robotika dan IoT untuk Arduino yang dibangun pada Node.js. Info lebih lanjut dapat ditemukan di sini: https://johnny-five.io/. Johnny-five memiliki banyak perpustakaan yang berguna termasuk Firmata dan konfigurasi untuk Adafruit Motorshield yang kita gunakan.
Agar klien dan server Firmata dapat terhubung kita menggunakan ble-serial, perpustakaan node.js yang ditulis untuk membuka koneksi serial melalui BLE ke Arduino 101. https://github.com/monteslu/ble-serial
Terakhir untuk membaca perintah keyboard kita akan menggunakan keypess, perpustakaan node.js untuk membaca keypresses. https://github.com/TooTallNate/keypress
Load Arduino Sketch
1) Untuk memuat sketsa server Firmata pada Arduino 101 Anda harus terlebih dahulu mengunduh dan menginstal Arduino IDE: https://www.arduino.cc/en/Main/Software
2) Setelah Anda menginstal IDE dasar Anda harus menginstal Papan Arduino 101. Tutorial berikut mencakup pemasangan papan serta pemrograman dasar, jika Anda tidak akrab dengan Arduino ini adalah tempat yang baik untuk memulai: https://www.arduino.cc/en/Guide/Arduino101 . Versi pendeknya adalah Anda perlu menginstal paket "Intel Curie Boards" melalui Boards Manager di IDE. Setelah Anda melakukan itu, Arduino /Genuino 101 akan muncul di submenu Board.
3) Colokkan Arduino 101 ke komputer Anda melalui kabel USB.
4) Di Arduino IDE pergi ke Tools -> Board dan pilih Arduino / Genuino 101 . Tidak melihatnya? Kembali ke langkah 2.
5) Pergi ke Tools -> port dan pastikan Anda memiliki port yang benar untuk papan Anda yang dipilih. Jika Anda tidak yakin port mana yang akan digunakan, cabut Arduino dan lihat port mana yang menghilang dari daftar.
6) Instal paket AdaFruit Motor Shield v2. Pergi ke Sketch -> Include Library -> Manage Libraries, dan kemudian cari "AdaFruit Motor Shield v2". Pilih dan kemudian klik tombol Install.
6a) Jika Anda ingin menguji bot Anda, flash file .ino berikut untuk menguji motor Anda. Secara default file ini akan membuat bot Anda berjalan Forward, Backward, Turn Left, then Turn Right berulang kali. https://github.com/ReanimationXP/a101_motortest .
NOTE! Siapkan roda Anda untuk bergerak!
Jika Anda flash program a101_motortest ke bot, roda akan mulai bergerak begitu sketsa mulai dieksekusi. Jika Anda ingin menghentikan roda, Anda dapat mencabut kabel USB (mematikan daya ke Arduino) atau mencabut salah satu baterai.
7) Di Arduino IDE pergi ke File -> Examples -> Firmata -> StandardFirmataBLE untuk memuat sketsa server Firmata BLE. Unggah sketsa ke Arduino 101 dengan klik panah upload di sudut kiri atas editor.
Jika sketsa dimuat dengan sukses pesan terakhir dalam output harusnya "Sketch starting in 5 seconds."
Install Python 2.7.13
1) Anda akan memerlukan Python 2.7.13 untuk menginstal dan mengkompilasi paket bluetooth-hci-socket Node.js.
2) Pergi ke https://www.python.org/downloads/. Unduh Python 2.7.13 dan instal.
Load Firmata Client
1) Klien Firmata akan berjalan pada Node.js, jika Anda belum menginstalnya silakan pergi ke tautan berikut dan ikuti petunjuk instalasi: https://nodejs.org/en/
2) Setelah Node.js terinstal buat folder baru untuk berisi kode kontrol Anda.
3) Buka command prompt Node.js dan navigasi ke folder proyek Anda. Jika Anda akan menginstal alat Windows di langkah berikutnya, jalankan command prompt dalam mode Administrator.
4) Jika Anda menggunakan Windows 10 Anda harus menginstal alat Windows. Lakukan ini menggunakan perintah berikut:
6) Unduh kode kontrol di github ( https://github.com/martinkronberg/Firmata-BLE-Bot ) dan pastikan control.js ada di folder proyek Anda. Anda dapat meng-clone repo jika Anda ingin tetapi kemungkinan pembaruan cukup kecil...
Run the Code
Kami sekarang siap untuk mulai mengemudi robot! Pastikan kedua bank baterai telah dihubungkan dan dari folder proyek Anda jalankan:
node control.js
Jika semuanya berfungsi Anda akan mendapatkan pesan serupa dengan:
1476382259569 Connected [object Object]
Sekarang saat Anda menekan "w" robot akan berjalan maju, "s" untuk berjalan mundur, "a" dan "d" akan memutar robot ke kiri dan kanan.
Anda mungkin mendapatkan pesan seperti "No compatible USB Bluetooth 4.0 device found". Pastikan komputer Anda mendukung Bluetooth dan bahwa Bluetooth diaktifkan.
Perhatikan bahwa Anda dapat memeriksa Device Manager di Windows untuk melihat apakah PC Anda mendukung Bluetooth. Cari subtree yang disebut "Bluetooth Radios".
Blynk Version
Jika Node dan Firmata tidak bekerja dengan baik untuk Anda, Anda dapat menggunakan Library Blynk.cc sebagai gantinya. Ini mudah digunakan, lintas platform, dan memiliki antarmuka untuk perangkat seluler.
1. Unduh perpustakaan Blynk.cc dan instal ke Arduino. Ini dapat dilakukan melalui Arduino Library Manager. Versi 0.4.7 pada saat penulisan.
2. Unduh dan flash sketsa berikut ke Arduino 101 Anda:
https://github.com/ReanimationXP/a101_blynk_base
3. Unduh aplikasi Blynk. Buat antarmuka berikut dalam aplikasi:
Known Issues
Missing Parts: 6x AA Battery Holder and its' Barrel Jack, Tank kit has 2x motors only, not 4x.
Power Issues with Tank Kit: It appears the Sparkfun tank kit has a flaw - the battery holder included with it is not powerful enough to drive the tank bands. Solutions are to either remove the bands, replace the 5x AA battery holder with a 2S (7.4v) lipo battery with significant mAh (750mah for example), and/or power the 101 with one of your Intel USB battery banks.
Additionally, if the battery holder that comes with the Sparkfun chassis doesn't seem to be working, the batteries may not be seated properly. Pull them back while pushing down and you'll feel them snap into place.
Bluetooth/BLE issues: BLE support has minimum requirements. A computer must support Bluetooth 4.0 or greater, with Windows 8.1 or higher, to be guaranteed to support BLE, the low-energy variety of Bluetooth. Some computers may still have issues depending on driver stack and hardware differences. Most smartphones are more compatible with BLE. We are looking into use the Blynk platform to control the 101, which now includes BLE support. Details will be posted here when available.
We've also been told the BLE portion of the Arduino 101 is very flaky if not powered properly. Make sure you connect adequate power to the Arduino 101. I would suggest a strong 5v USB power supply, 2 amps or so to rule out brownout issues.
Screw Compatibility with Arduino 101: Screws from the component kit have heads that are too large to fit on the 101. Fix is to swap some silver screws from the robot kit in place of them, and vice versa if possible. You can also use Velcro squares, so the board is securely fastened and insulated, but easily removable.
Libraries: You need to upgrade the Firmata library to at least 2.5.3 (versions below 2.5.3 don't include Firmate BLE sketch)
Shortlinks for workshops
Here are a few resources to make your life easier while running a meetup. The last two links require installing the Adafruit Motor Shield v2 library.
This BLE Bot 9000 tutorial: https://bit.ly/blebot1
Pete Hoffswell's DC motor test script: https://bit.ly/blebot2
BLE phone-controlled robotics with Blynk: https://bit.ly/blebot3
Kode
Touchscreen controls
Control your 'bot from a touchscreen, using an Express server! (For more advanced hacksters.)https://github.com/monofuel/blebot9000
Robot Control Code
Github with code for running the robothttps://github.com/martinkronberg/Firmata-BLE-Bot
