Робот на Arduino своими руками: машинка для начинающих

Из чего собирают машинку: пять узлов платформы

• Шасси с моторами — база 2WD: два TT-мотора с колёсами и свободный ролик впереди; всё остальное (4WD, гусеницы) — вариации той же идеи
• Драйвер моторов — микросхема-мост, которая даёт моторам ток, когда пин Arduino подаёт слабый сигнал; пины платы напрямую моторы не потянут
• Arduino — голова: Uno-форм-фактор удобнее на макетке, Nano — когда переезжаете в корпус
• Питание — два аккумулятора 18650 (7,4 В) с держателем; от USB робот не ездит, а «Крона» сдувается за 20 минут
• Датчики — от кнопки-бампера до HC-SR04: на первый заезд можно вообще без них, программа едет по таймеру

Порядок сборки я держу такой: сначала шасси и моторы с драйвером, потом питание, потом плата и код, датчики — последними. Если собрать всё сразу, первым же заездом сшибаете датчики, потому что моторы повели себя не так, как вы ждали. На старте полезно вообще снять колёса и смотреть на крутящиеся оси — логика проверяется и так.

Драйвер моторов: L298N или TB6612FNG

Классика — модуль на L298N (150-250 ₽): два канала, каждая обмотка включается парой входов IN1/IN2, скорость задаётся ШИМ на пинах ENA/ENB. Минус у него один, но жирный: падение на выходе 1,4-2,5 В, поэтому от 7,4 В батарей TT-моторы крутят не в полную силу. Более свежий TB6612FNG (130-180 ₽) теряет меньше 0,5 В и мельче корпусом — но у него нет борды с клеммами, придётся паять или макетить. Для первой машинки я всё же советую L298N: клеммы и разъёмы экономят час возни.

Логика обоих драйверов одинаковая и собирается из четырёх пинов: IN1=HIGH и IN2=LOW — левый мотор вперёд, наоборот — назад, оба LOW — накат или тормоз. Скорость — это analogWrite на ENA/ENB от 0 до 255; тема ШИМ разобрана в уроке про analogWrite, а реверс со сменой направления — в уроке про L298N с ШИМ.

Таблица: варианты шасси под разные задачи

Мой выбор для первого робота — 2WD: минимум проводов, понятные манёвры, разворот на месте за счёт вращения колёс в разные стороны. Гусеницы красивые, но добавляют полкило веса, и батареек они съедают как два 2WD.

Питание: 18650, buck-преобразователь и почему «Крона» не едет

Два аккумулятора 18650 последовательно дают 7,4 В — это идеальное питание для схемы: на L298N подавайте всё напряжение, а на Arduino — через его Vin или через понижающий модуль MP1584 (100-150 ₽), выставленный на 5 В, в пин 5V. TT-мотор при старте кушает до 700 мА каждый, и просадка дешёвой батареи моментально перезагружает плату — симптом «робот едет и постоянно перезапускается» в 9 случаях из 10 лечится нормальными 18650 с токоотдачей от 5 А или добавлением конденсатора 470-1000 мкФ на питание драйвера.

Список деталей с ценами

• Клон Arduino Uno R3 — 700-1100 ₽
• Драйвер L298N — 150-250 ₽ (или TB6612FNG — 130-180 ₽)
• Шасси 2WD с двумя TT-моторами, колёсами и роликом — 350-600 ₽
• Держатель 2 × 18650 — 100-150 ₽; аккумуляторы 18650 — 2 × 300-400 ₽
• Понижающий модуль MP1584 или LM2596 — 100-150 ₽
• Jumper-провода и маленькая макетка — 300-450 ₽
• Серво SG90 под бампер (опция) — 150-250 ₽
• Кнопка или ультразвуковой HC-SR04 (опция) — 50-150 ₽

Итого 2100-3100 ₽ без опций. Серво в списке не зря: классическая апгрейд-версия — бампер на рычаге серво, который «нащупывает» препятствие перед собой; подключение и первые углы разобраны в уроке про SG90.

Скетч-заготовка: первый заезд по таймеру

Программа ниже — каркас любого робота: четыре пина драйвера, манёвры длительностью 2 секунды и цикл без delay(). Загрузите её в симулятор и следите за Serial: так вы отладите логику маршрута до того, как машинка сорвётся с места. На реальной плате IN1-IN4 подключаются к тем же номерам пинов L298N, ENA и ENB — с перемычками на полную скорость.

// Машинка на L298N: программа манёвров без delay().
// В симуляторе пины IN1-IN4 видны как индикаторы стенда,
// на железе это входы драйвера: IN1/IN2 — левый мотор, IN3/IN4 — правый.
const int IN1 = 5, IN2 = 6, IN3 = 9, IN4 = 10;
 
int step = 0;
unsigned long t0 = 0;
 
void forward() {
  digitalWrite(IN1, HIGH); digitalWrite(IN2, LOW);
  digitalWrite(IN3, HIGH); digitalWrite(IN4, LOW);
}
 
void coast() { // моторы отключены — катимся по инерции
  digitalWrite(IN1, LOW); digitalWrite(IN2, LOW);
  digitalWrite(IN3, LOW); digitalWrite(IN4, LOW);
}
 
void spinRight() { // колёса крутятся в разные стороны — разворот на месте
  digitalWrite(IN1, HIGH); digitalWrite(IN2, LOW);
  digitalWrite(IN3, LOW); digitalWrite(IN4, HIGH);
}
 
void backward() {
  digitalWrite(IN1, LOW); digitalWrite(IN2, HIGH);
  digitalWrite(IN3, LOW); digitalWrite(IN4, HIGH);
}
 
void setup() {
  pinMode(IN1, OUTPUT); pinMode(IN2, OUTPUT);
  pinMode(IN3, OUTPUT); pinMode(IN4, OUTPUT);
  Serial.begin(9600);
  forward();               // стартуем сразу
  t0 = millis();
  Serial.println("манёвр 0: вперёд");
}
 
void loop() {
  if (millis() - t0 >= 2000) {   // каждый манёвр длится 2 секунды
    t0 = millis();
    step = (step + 1) % 4;       // цикл из четырёх манёвров
    if (step == 0) { forward();   Serial.println("манёвр 0: вперёд"); }
    if (step == 1) { coast();     Serial.println("манёвр 1: накат"); }
    if (step == 2) { spinRight(); Serial.println("манёвр 2: разворот"); }
    if (step == 3) { backward();  Serial.println("манёвр 3: назад"); }
  }
}

Что улучшать дальше по нарастающей: убрать «слепые» интервалы и повесить кнопку-старт (урок про digitalRead), добавить ШИМ-скорость на ENA/ENB, затем бампер на серво и в конце — HC-SR04 с автоматическим объездом препятствий. Структурно скетч при этом не меняется: растёт только функция, которая решает, куда прямо сейчас направить четыре пина. Планирование без блокировки — в уроке про millis().

Грабли первого заезда

• Мотор крутит не в ту сторону: поменяйте местами два провода на клеммах драйвера или инвертируйте пару IN1/IN2 в коде — это не брак, а фаза подключения
• Робот едет по дуге: один TT-мотор всегда быстрее второго; лечится ШИМ-подстройкой ENA/ENB или подбором пары моторов
• Плата перезагружается на старте моторов: просадка питания — конденсатор 470-1000 мкФ на вход драйвера и свежие 18650
• Машинка молчит при полном заряде, но едет «на подсевших»: перепутаны земли — проверьте общую линию GND между батареей, драйвером и платой

Частые вопросы