Android加速度センサーで操作するラジコン車両：Raspberry Pi・Arduino・モーターシールド連携

プロジェクト概要

Androidデバイスの加速度センサーで地形走行車両を遠隔操作するシステムです。Raspberry Pi 2 Model BをWebサーバーとして、Arduino 101をI2Cで接続し、DK Electronicモーターシールド経由でDCモーターを駆動します。Windows 10 IoT Core、Visual Studio 2015、CordovaベースのAndroidアプリで構成されています。

構成部品

• Androidデバイス
• Arduino 101
• Raspberry Pi 2 Model B
• DK Electronic モーターシールド
• 公式Raspberry Pi Wi-Fiドングル
• Trust 5V モバイルバッテリー

システムアーキテクチャ

1. Androidアプリが加速度センサーデータをAJAXリクエストでRaspberry PiのWebサーバーに送信
2. Raspberry Pi（Windows IoT Core）がデータを受信し、I2C経由でArduinoに転送
3. Arduinoがデータを解析し、モーターシールドで2つのDCモーター（前進/後進、左/右）を制御

ステップ1：Arduino側 I2Cスレーブ実装

ArduinoをI2Cスレーブ（アドレス0x40）として設定し、Raspberry Piからのデータ受信時に割り込み関数I2CReceived()でモーター制御を行います。受信データの値域でX軸（前進/後進）とY軸（左/右）を区別し、さらに値の範囲で速度と方向を決定します。モーター速度は50〜254の範囲でマッピングされます。ArduinoはRaspberry PiのVoutピンから給電可能です。

Arduinoコード（抜粋）

#include 
#include 
#define MyAddress 0x40
AF_DCMotor motorhiz(3); // 前進/後進
AF_DCMotor motoryon(4); // 左/右

void setup() {
  Wire.begin(MyAddress);
  Wire.onReceive(I2CReceived);
  motorhiz.setSpeed(254); motorhiz.run(RELEASE);
  motoryon.setSpeed(254); motoryon.run(RELEASE);
}

void I2CReceived(int NumberOfBytes) {
  ReceivedData = Wire.read();
  int ReceivedDataInt = (int)ReceivedData;
  // X軸データ (>=100): 100-103=停止, 105-=前進, 155-=後進
  // Y軸データ (<100): 0-3=停止, 5-=前進(左), 55-=後進(右)
  // 速度計算: (値-オフセット)*係数 + 50, 上限254
}

ステップ2：Raspberry Pi Webサーバー

Windows 10 IoT Core上で動作するWebサーバー（C#）がAndroidからのHTTPリクエストを受け、I2CでArduinoにデータを送信します。コードは「Code」セクションの「Windows IOT Web Server」を参照してください。

ステップ3：Androidアプリ

Visual Studio Cordovaで開発したAndroidアプリが加速度センサーを読み取り、定期的にWebサーバーへAJAX送信します。コードは「Code」セクションの「Android Remote Controller」を参照してください。

接続図

ArduinoとRaspberry PiのI2C接続：SDA↔SDA、SCL↔SCL、GND↔GND、Arduino VIN←Raspberry Pi 5V出力。モーターシールドはArduinoにスタックして使用します。

参考リンク

詳細: Hackster.io プロジェクトページ