Bridge Shield でスマートロボットを構築：Raspberry Pi と Arduino の統合

Bridge Shield は学生、ハッカー、研究者向けに設計されたオープンソース開発ボードです。Raspberry Pi または Arduino Uno と組み合わせると、幅広い DIY ロボティクスとホームオートメーションプロジェクトが可能になります。

現在、Kickstarter でプロジェクトを支援中です。バックするか、以下のリンクを友人や家族と共有してください。

Bridge Shield Kickstarter Link

主な特徴（第 2 世代）

• 10-DOF IMU（慣性計測ユニット）
• 温度センサー
• デュアルブリッジモータードライバー（チャンネルあたり 1 A）
• 8 チャンネル I²C サーボドライバー
• コインセルバックアップ付きリアルタイムクロック
• 双方向 5 V↔3.3 V レベルシフター
• SPI、I²C、UART のレベルシフト（Arduino Uno ↔ Raspberry Pi）
• Arduino ブートローダー搭載 ATtiny85 マイコン
• ESP8266 Wi-Fi、HC-05 Bluetooth、IR リモコン、USB-to-UART 用ヘッダー
• 単一 12 V 入力で Pi、Arduino を給電、3 A、5 V/3 A、3.3 V/1 A レギュレーター内蔵
• LED ステータスインジケーター付きデュアルセル Li-Ion 充電器
• I²C 制御可変輝度 LED

すべてのコンポーネントは、標準的な Arduino Uno と Raspberry Pi のシールドスタックに適合するよう機械的に設計されています。

これまでに構築されたプロジェクト

• インターネット制御ロボット
• 任意のプラグイン家電向けホームオートメーションコントローラー
• IP カメラ
• バッテリーバックアップ付きモバイル Raspberry Pi プラットフォーム

できること

• 自律または自己平衡ロボット
• DIY ドローン（責任を持って使用 – プライバシー免責事項適用）
• I²C センサーとオンボードモータードライバー（サーボ、DC、ステッピング）を使ったスマートホームオートメーション

最初のプロトタイプを完成させ、現在テスト中です。第 2 世代ではさらに強力な機能が追加されます。詳細についてはウェブサイトと YouTube の動画をご覧ください。

はじめに：インターネット制御ロボット

ステップ 1：Raspberry Pi のセットアップ

必要なもの：

1. Bridge Shield（または L293D ボード）
2. SD カードと電源付き Raspberry Pi
3. USB または Pi カメラモジュール
4. ロボットシャーシ、モータークランプ、ナット/ボルト、周辺機器
5. 2× DC モーター（BO モーター）
6. 2 セル Li-Ion バッテリー（1,000–2,000 mAh）
7. Arduino Uno（オプション）
8. ESP8266 Wi-Fi モジュール（オプション）
9. 1.3 インチ OLED ディスプレイ（オプション）

まず Pi に Web サーバーと PHP をインストール。この Instructable の詳細手順に従い、以下を実行：

$ sudo apt-get update
$ sudo apt-get install apache2 php5 libapache2-mod-php5

https://your-pi-IP でブラウザ確認。オプションで FTP サーバーも：

$ sudo apt-get install vsftpd
$ sudo nano /etc/vsftpd.conf

以下を編集：

• anonymous_enable=YES を anonymous_enable=NO に変更
• local_enable=YES と write_enable=YES のコメントアウトを解除
• 最後に force_dot_files=YES を追加

サービス再起動：

$ sudo service vsftpd restart

ステップ 2：MPEG-Streamer のインストール

MPEG-Streamer でカメラ映像をインターネット配信。依存関係をインストール：

$ sudo apt-get install libjpeg8-dev imagemagick

クローン、ビルド、実行：

$ cd ~
$ mkdir tmp
$ cd tmp
$ svn co https://svn.code.sf.net/p/mjpg-streamer/code/mjpg… mjpg-streamer
$ cd mjpg-streamer/mjpg-streamer
$ make
$ cd /home/pi/code/mjpg-streamer
$ ./mjpg_streamer -i "./input_uvc.so" -o "./output_http.so -p 8080 -w ./www"

https://pi-IP:8080 または https://pi-IP:8080/?action=stream でストリームを確認。

ステップ 3：PHP と Python で GPIO をインターフェース

WiringPi をインストール（公式サイトの手順参照）。以下のファイルを /var/www/server/ に配置：

• control.html
• control.php
• control.py

control.html を編集してストリームを指定：

$ sudo nano /var/www/server/control.html

img src を以下に置き換え：

img src="https://pi-IP:8080/?action=stream"

https://pi-IP/server/control.html でアクセス。ボタンで GPIO ピンを PHP スクリプト経由で切り替え。

ステップ 4：ハードウェア接続（Pi と Bridge Shield）

Bridge Shield のモータードライバーで Pi の GPIO から直接モーターを駆動。ピンマッピング例：

• GPIO 4 → ドライバーピン 2
• GPIO 17 → ドライバーピン 7
• GPIO 22 → ドライバーピン 15
• GPIO 23 → ドライバーピン 10

Shield と Pi をシャーシに搭載、Li-Ion バッテリーを取り付け、指定スロットに Wi-Fi ドングルを固定。

ステップ 5：オプションの ESP8266 と Arduino UNO でホームオートメーション

家電を Wi-Fi 制御するには、control.py に ESP8266 の IP とポートを設定：

$ sudo nano /var/www/server/control.py

設定項目：

• TCP_IP = "esp-ip"
• TCP_PORT = esp-port

Arduino スケッチをアップロードし、Adafruit OLED ライブラリをインストール。ルーター（例：Netgear）でポートフォワーディングを設定し、ESP8266 ポートを公開。詳細は ポートフォワーディングガイド 参照。

より深い洞察は Robot Using Raspberry Pi & Bridge Shield ページで。