Carrinho Robótico Controlado por Node.js via Bluetooth: IoT em Tempo Real

Componentes e Materiais

Arduino UNO	×	1
Driver de Motor Dual H-Bridge L298 (SparkFun)	×	1
Módulo Bluetooth HC-05	×	1
Jumpers (genéricos)	×	1
Bateria 9V	×	2
Motor DC 12V	×	2

Sobre o Projeto

Ideia do Projeto

Node.js é uma das melhores opções para aplicações em tempo real. Já trabalhei com apps real-time usando Sockets e, com o mesmo conceito, decidi criar projetos IoT com servidor Node.js para autoaprendizado.

Este Rover se comunica com meu servidor Node.js via Bluetooth; no front-end, envio comandos ao servidor usando Sockets.

Objetivo

Estudar e implementar comunicação sem fio entre servidor Node e hardware (o Rover), e controlar o Rover remotamente via página web móvel servida pelo Node usando Sockets.

Pré-requisitos

Conhecimento básico de Node, programação com sockets e funcionamento do Driver de Motor L298.

Lista de Materiais

• 1 Arduino Uno
• 1 Driver de Motor L298
• Módulo Bluetooth HC-05
• Jumpers
• 2 Baterias 9V
• 2 Motores de engrenagem (6-9V)
• 2 rodas compatíveis
• Chassi
• Computador com Node.js instalado (servidor)

Passo 1: Construindo o Rover

A montagem não é complicada: compre um "kit chassi 2 rodas" facilmente encontrado online, que já vem com tudo. Arduino Uno e Driver L298 ficam no topo do Rover, cada um alimentado por uma bateria 9V separada. O Arduino alimenta o módulo HC-05 que comunica com o servidor.

Diagrama de Circuito

O driver L298 é alimentado por bateria 9V; suas saídas de controle de motor conectam aos Motores A e B (polaridade não importa, mas ambos devem girar no mesmo sentido). Não remova o jumper do regulador 5V.

ATENÇÃO: Se alimentar o L298 com mais de 12V, o regulador 5V onboard será danificado.

O Arduino Uno também é alimentado por bateria 9V (positivo no pino Vin, negativo no GND comum). O Arduino por sua vez alimenta o Bluetooth: Vcc do HC-05 no 5V do Arduino, GND no GND.

Para comunicação serial: TXD do HC-05 → RX do Arduino; RXD do HC-05 → TX do Arduino.

Para controlar o L298: conecte EN1 e EN2 a pinos PWM do Arduino; pinos Input 1,2,3,4 a pinos digitais quaisquer.

Transmissão de Dados

1. Usuário acessa a página web servida pelo Node (ex.: 192.XXX.XXX.129:8080)
2. Clique em botão na página → dispara função no servidor via Sockets
3. Servidor Node (conectado ao HC-05 via Bluetooth) envia dados ao HC-05
4. HC-05 transmite ao Arduino UNO via serial
5. Arduino controla o módulo L298

Passo 2: Configurando o Servidor

Instale Node.js (versão estável; usei 11.15). Pacotes necessários:

• node-gyp
• express
• node-bluetooth
• socket.io
• ejs

Nota: Instalação do node-gyp pode ser complicada (não suporta algumas versões novas do Node). Recomendo Node 11.15.

Crie servidor e página web com express e EJS. Desenhe a página com os controles desejados e configure conexões Socket. Para Bluetooth, consulte a documentação do node-bluetooth. A cada clique em botão de controle, uma mensagem é enviada ao HC-05.

Passo 3: Código do Arduino

O Bluetooth comunica com Arduino via Serial. Enviamos uma string como comando + letra terminadora (T). Ex.: para frente → "forwardT". No Arduino, ao receber T, sabemos que a transmissão terminou.

Com o comando recebido, configuramos o L298 para frente, trás, esquerda, direita, alterar velocidade, etc. Código completo anexo.

Passo 4: Resultado Final

O Rover responde aos comandos da interface web em tempo real via Bluetooth.

Melhorias e Futuro

• Controle por comandos de voz
• Desvio de obstáculos
• Banco de dados com estatísticas: distância percorrida, velocidade máxima, média
• Sensores adicionais: temperatura, luz, umidade com logs periódicos no BD

Próxima Versão

Confira meu próximo projeto: "Rover Controlado por Voz via Mobile"

Código

Código Arduino do Node Rover Arduino

const int en1 = 9; const int en2 = 3;
const int inp1 = 2; const int inp2 = 4;
const int inp3 = 7; const int inp4 = 8;
char charRead;
String inputString = "";

void setup() {
  Serial.begin(9600);
  pinMode(en1, OUTPUT); pinMode(en2, OUTPUT);
  pinMode(inp1, OUTPUT); pinMode(inp2, OUTPUT);
  pinMode(inp3, OUTPUT); pinMode(inp4, OUTPUT);
}

void loop() {
  if (Serial.available()) {
    charRead = Serial.read();
    if (charRead != 'T') {
      inputString += charRead;
    } else {
      if (inputString == "forward") {
        digitalWrite(inp1, HIGH); digitalWrite(inp2, LOW);
        digitalWrite(inp3, HIGH); digitalWrite(inp4, LOW);
      } else if (inputString == "backward") {
        digitalWrite(inp1, LOW); digitalWrite(inp2, HIGH);
        digitalWrite(inp3, LOW); digitalWrite(inp4, HIGH);
      } else if (inputString == "fleft") {
        digitalWrite(inp1, HIGH); digitalWrite(inp2, LOW);
        digitalWrite(inp3, LOW); digitalWrite(inp4, LOW);
      } else if (inputString == "fright") {
        digitalWrite(inp1, LOW); digitalWrite(inp2, LOW);
        digitalWrite(inp3, HIGH); digitalWrite(inp4, LOW);
      } else if (inputString == "bleft") {
        digitalWrite(inp1, LOW); digitalWrite(inp2, LOW);
        digitalWrite(inp3, LOW); digitalWrite(inp4, HIGH);
      } else if (inputString == "bright") {
        digitalWrite(inp1, LOW); digitalWrite(inp2, HIGH);
        digitalWrite(inp3, LOW); digitalWrite(inp4, LOW);
      } else if (inputString == "break") {
        analogWrite(en1, 50); analogWrite(en2, 50);
        delay(550);
        digitalWrite(inp1, LOW); digitalWrite(inp2, LOW);
        digitalWrite(inp3, LOW); digitalWrite(inp4, LOW);
        analogWrite(en1, 150); analogWrite(en2, 150);
      } else if (inputString == "maxspeed") {
        analogWrite(en1, 250); analogWrite(en2, 250);
      } else if (inputString == "medspeed") {
        analogWrite(en1, 180); analogWrite(en2, 180);
      } else if (inputString == "lowspeed") {
        analogWrite(en1, 90); analogWrite(en2, 90);
      } else {
        digitalWrite(inp1, LOW); digitalWrite(inp2, LOW);
        digitalWrite(inp3, LOW); digitalWrite(inp4, LOW);
      }
      inputString = "";
    }
  }
}

Esquemáticos