Кангин В. В., Кангин Е. М.
Рассмотрены основные аспекты проектирования МР: электромеханика приводов; измерительная, силовая и управляющая электроника на базе контроллеров семейства Arduino; программирование; инфокоммуникационные технологии. Большое внимание уделено вопросам управления МР с использованием инфракрасного канала (ИК) связи, SMS-сообщений (мобильная связь). Предложены варианты управления роботами с помощью технологии Bluetooth без использования смартфонов или планшетов, что в значительной степени расширяет диапазон функций, выполняемых роботом. Освещены вопросы стабилизации МР и их компонентов в пространстве с помощью гироскопов, акселерометров. Предложен новый способ стабилизации робота по курсу с помощью модуля гироскопа и акселерометра GY-521. Рассмотрены новые инфракрасные дальномеры SHARP GP2Y0A21YK0F, SHARP GP2Y0A02YK0F и E18-D80NK и способы их использования в задачах управления МР. Показано, как организовать управление дроном самолетного типа с пульта управления по каналу Bluetooth. Большинство представленных проектов иллюстрировано алгоритмами скетчей и схемами электрическими принципиальными. Для студентов вузов, занимающихся изучением роботов, робототехнических комплексов, контроллерной техники, технического программирования, инфокоммуникационных технологий в промышленной среде. Может быть использовано при курсовом и дипломном проектировании для разработки цеховой и заводской транспортной структуры и различных безлюдных логистических систем. Будет полезно для специалистов-практиков, занимающихся разработкой беспилотных транспортных средств различного назначения, любителей, занимающихся проектированием МР и дронов, в кружках робототехники.
Введение 7
1. МОБИЛЬНЫЕ РОБОТЫ 9
1.1. Ходовая часть и управление ею 9
1.2. Драйверы двигателей и модули драйверов 10
1.3. Драйвер L293D 11
1.4. Модуль драйвера L293D 13
1.5. Управление скоростью вращения вала ДПТ 14
1.6. Борьба с помехами 15
1.7. Модуль драйвера L298N 16
1.8. Модуль драйвера HG7881 17
1.9. Подключение ДПТ правого и левого колёс к контроллеру 19
1.10. ИК-пульты и ИК-приёмники 21
1.11. Примеры 24
1.12. Управление скоростью движения робота 31
1.13. Организация многопрограммного режима работы робота 34
1.14. Роботы-танки 44
1.14.1. Аппаратная часть 44
1.14.2. Варианты компоновок роботов-танков 47
1.14.3. Примеры 50
1.14.4. Роботы с сервоприводом 90
2. GSM-МОДУЛЬ SIM800L В МОБИЛЬНЫХ РОБОТАХ 106
2.1. Описание модуля, питание, технические характеристики 106
2.2. Назначение выводов модуля SIM800L и подключение его к плате Arduino 111
2.3. Описание библиотеки SoftwareSerial 112
2.4. AT-команды для модуля SIM800L 123
2.5. Примеры 129
2.6. Работа со строками в скетчах 145
2.7. Управление роботом с помощью SMS-сообщений 150
3. УПРАВЛЕНИЕ МОБИЛЬНЫМИ РОБОТАМИ ПО BLUETOOTH 162
3.1. Введение 162
3.2. Проблемы в приобретении модуля HC-05 164
3.3. Подготовка модуля HC-05 к настройке 164
3.4. Подключение преобразователя к ПК и модулю HC-05 при настройке модуля 168
3.5. Настройка slave-модуля Bluetooth 169
3.6. Настройка master-модуля Bluetooth 173
3.7. AT-команды модуля HC-05 176
3.8. Пульт для передачи информации по Bluetooth 188
3.9. Передача информации с двухосевого джойстика по Bluetooth 190
3.10. Управление роботом с кнопочного пульта по Bluetooth 195
3.11. Управление поворотом ротора шагового двигателя с помощью потенциометра по Bluetooth 204
4. ГИРОСКОПЫ И АКСЕЛЕРОМЕТРЫ В СИСТЕМАХ УПРАВЛЕНИЯ МОБИЛЬНЫМИ РОБОТАМИ 208
4.1. Общие сведения 208
4.2. Модуль GY-521с гироскопом, акселерометром и термометром на базе микросхемы MPU-6050 209
4.3. Шина I2C 211
4.4. Библиотека Wire 219
4.5. Библиотека Servo 226
4.6. Примеры использования модуля GY-521 231
4.7. Модуль GY-521 в задачах стабилизации курса 234
5. ИНФРАКРАСНЫЕ ДАТЧИКИ В МОБИЛЬНЫХ РОБОТАХ 244
5.1. Общие сведения 244
5.2. Простейший ИК-модуль 245
5.3. Инфракрасные дальномеры SHARP GP2Y0A21YK0F и SHARP GP2Y0A02YK0F 246
5.4. Описание мобильного робота и его схема 248
5.5. Движение робота вдоль стенки. Примеры 251
5.6. Движение робота внутри круглого вольера. Примеры 257
5.7. Инфракрасный дальномер (датчик препятствия) E18-D80NK 266
5.8. Колесный робот с поворачивающимся задним колесом 278
5.9. Движение робота вокруг круглого вольера. Примеры 282
5.10. Робот, объезжающий предметы 295
6. СИСТЕМА УПРАВЛЕНИЯ ДРОНОМ САМОЛЕТНОГО ТИПА НА БАЗЕ КОНТРОЛЛЕРА ARDUINO 301
6.1. Общие сведения 301
6.2. Подключение бесколлекторного электродвигателя постоянного тока к контроллеру ARDUINO 306
6.2.1. Принцип действия БД 306
6.2.2. Преимущества БД 308
6.2.3. Контроллер скорости ESC 308
6.2.4. Схема подключения БД к контроллеру Arduino 310
6.3. Разработка передатчика для дрона 313
6.4. Разработка аппаратуры для дрона (минимальная комплектация) 316
6.5. Что дальше? 321
Заключение 322
Список литературы и интернет-ресурсов 323
