април 9, 2025

Образователна роботика: Arduino и Raspberry Pi

Практическо ръководство за създаване на прост робот с микроконтролери

Arduino и Raspberry Pi са два от най-популярните инструменти в света на образователната роботика. Докато Arduino е идеален за управление на хардуер (мотори, сензори), Raspberry Pi добавя възможност за сложна обработка на данни и свързване с интернет. В това ръководство ще ви научим как да използвате и двата за създаване на прост робот.

Необходими компоненти

Преди да започнете, съберете тези основни елементи:

За Arduino

  1. Платка Arduino Uno/Nano.
  2. Двигатели с колела (напр. DC мотор с редуктор).
  3. Драйвер за мотори (напр. L298N).
  4. Сензор за разстояние (напр. HC-SR04 ултразвуков сензор).
  5. Батерия (9V или LiPo батерия).
  6. Джъмпер кабели и макетна платка.

За Raspberry Pi

  1. Raspberry Pi (напр. Model 4B).
  2. Моторен шилд (напр. L293D) или GPIO драйвер.
  3. Камера (напр. Raspberry Pi Camera Module).
  4. Сензори (напр. инфрачервен сензор).
  5. SD карта с инсталирана ОС (Raspberry Pi OS).

Стъпка 1: Избор между Arduino и Raspberry Pi

  • Arduino е по-подходящ за:
    • Прости проекти с реално време (напр. избегни препятствия).
    • Контрол на мотори и сензори без сложен код.
  • Raspberry Pi е по-добър за:
    • Роботи с компютърно зрение или изкуствен интелект.
    • Проекти, изискващи интернет връзка или мултитаскинг.

Стъпка 2: Сглобяване на робот с Arduino

  1. Свързване на моторите
  • Свържете DC моторите към драйвера L298N.
  • Свържете драйвера към Arduino:
    • IN1 и IN2 към цифрови пинове (напр. 5 и 6).
    • ENABLE към PWM пин (за скорост).
  1. Добавяне на сензор за препятствия
  • Свържете HC-SR04 сензора:
    • VCC към 5V, GND към земя.
    • TRIG към пин 9, ECHO към пин 10.

3. Програмиране на Arduino

Качете този код, който кара робота да избягва препятствия:

#include <Ultrasonic.h>
Ultrasonic ultrasonic(9, 10);

void setup() {
  pinMode(5, OUTPUT); // IN1
  pinMode(6, OUTPUT); // IN2
}

void loop() {
  int distance = ultrasonic.read();
  
  if (distance > 20) {
    // Движение напред
    digitalWrite(5, HIGH);
    digitalWrite(6, LOW);
  } else {
    // Завой надясно
    digitalWrite(5, LOW);
    digitalWrite(6, HIGH);
    delay(500);
  }
}

Стъпка 3: Създаване на робот с Raspberry Pi

  1. Инсталиране на ОС и настройка
  • Инсталирайте Raspberry Pi OS чрез Raspberry Pi Imager.
  • Активирайте GPIO и камерата през raspi-config.
  1. Свързване на моторите
  • Използвайте моторен шилд като L293D:
    • Свържете GPIO пинове 17 и 18 към входове на шилда.
    • Свържете моторите към изходите.
  1. Програмиране на Python скрипт

Създайте файл robot.py с този код:

import RPi.GPIO as GPIO
import time

GPIO.setmode(GPIO.BCM)
GPIO.setup(17, GPIO.OUT) # IN1
GPIO.setup(18, GPIO.OUT) # IN2

try:
    while True:
        # Движение напред
        GPIO.output(17, True)
        GPIO.output(18, False)
        time.sleep(2)
        
        # Спиране
        GPIO.output(17, False)
        GPIO.output(18, False)
        time.sleep(1)
except KeyboardInterrupt:
    GPIO.cleanup()

Стъпка 4: Комбиниране на Arduino и Raspberry Pi

За по-сложни проекти можете да ги използвате заедно:

  1. Raspberry Pi обработва данни (напр. изображения) и изпраща команди към Arduino.
  2. Arduino управлява мотори и сензори.
  • Свържете ги чрез USB или GPIO/UART за комуникация.

Стъпка 5: Често срещани проблеми и решения

  • Моторите не се движат: Проверете връзките и захранването.
  • Сензорът не работи: Уверете се, че е свързан към правилните пинове.
  • Raspberry Pi се прегрява: Използвайте радиатори или вентилатор.

Идеи за надграждане

  1. Добавете камера за разпознаване на обекти с OpenCV.
  2. Интегрирайте Bluetooth/WiFi модул за дистанционно управление.
  3. Направете робота автономен с алгоритми като SLAM (Simultaneous Localization and Mapping).

Arduino и Raspberry Pi са идеални за влизане в света на роботиката. Започнете с прост проект и постепенно добавяйте сложни функции.

Полезни ресурси:

В страницата „Новини“ на Artec Robotics ще откриете разнообразие от статии и ръководства, посветени на роботиката и автоматизацията. Тук ще намерите полезна информация за най-новите технологии, софтуерни решения и програми. Те ще ви помогнат да навлезете по-дълбоко в света на индустриалните роботи и автоматизирани системи.

Следете новините на Artec Robotics! 

НАПРАВИ ЗАПИТВАНЕ

Arduino и Raspberry Pi