Proiectul constă în realizarea unei flori robotice interactive, care se deschide automat atunci când detectează prezența unei persoane în apropiere, și se închide în absența acesteia. Scopul său este de a simula comportamentul natural al unei plante sensibile la mediu, oferind o experiență vizuală interesantă și educativă.

Floarea reacționează la apropierea unui om, deschizându-se ca și cum ar „înflori”, iar în lipsa mișcării se retrage într-o stare de repaus.

Ideea a pornit de la dorința de a crea un proiect care să îmbine estetică, interactivitate și funcționalitate.

Floarea se deschide și se închide automat în funcție de prezența unei persoane, iar printr-un buton suplimentar poate fi activat un mod special de „dans” al petalelor:

• Detectare prezență: Când un om se apropie → floarea „înflorește” (se deschide)

• Absență: Când nu este detectată mișcare → floarea se închide (stare de repaus)

• Mod special: Apăsarea butonului activează un mod de „dans”, în care petalele se mișcă într-un mod diferit

Lista componentelor:

• Arduino Nano (ATmega 328p) Controlează întregul sistem și coordonează toate componentele, citind datele de la senzorul ultrasonic și buton, apoi trimițând comenzi către servomotoare prin driverul de servo.
• 16 Channel Driver Permite controlul precis al mai multor servomotoare (până la 16), folosind semnale PWM trimise de Arduino. În acest proiect, controlează cele 4 servomotoare care deschid și închid „petalele” florii.
• Ultrasonic Sensor HC-SR04 Măsoară distanța față de un obiect (persoană) și detectează prezența acestuia în apropierea florii. Când o persoană se apropie, declanșează deschiderea petalelor.
• 4 x Servos MG 996R Acționează mecanic petalele florii, permițându-le să se deschidă și să se închidă. Pot efectua și mișcări de tip „dans” atunci când este activat modul corespunzător.
• Buton - Dance Mode - La apăsare, activează modul „Dance Mode”, în care petalele se mișcă într-un model repetitiv sau aleatoriu, imitând o mișcare de dans.
• Breadboard Permite conectarea temporară și rapidă a componentelor între ele. Utilă pentru prototipare.
• Fire T-T, M-M, M-T Fire de legătură folosite pentru conectarea diverselor componente la Arduino și breadboard.

Platforma folosită: Arduino IDE Limbaj: C++ (stil Arduino)

Măsurare distanță cu senzor ultrasonic:

Se utilizează impulsuri ultrasonice pentru a calcula distanța până la un obstacol.

Controlul petalelor cu servomotoare:

Petalele se “deschid” sau “închid” în funcție de distanța măsurată.

Pozițiile servomotoarelor sunt controlate prin driverul PCA9685.

Secvență de dans (randomizare):

Când se apasă butonul, începe o secvență aleatorie de mișcări ale servomotoarelor timp de 10 secunde.

Filtrarea valorilor senzorului ultrasonic:

Se folosește un filtru de medie mobilă (moving average) pentru a reduce zgomotul din datele brute returnate de HC-SR04.

• Se utilizează un driver Adafruit PCA9685 pentru a controla până la 16 servomotoare prin I2C
• Mișcările sunt fine și sincronizate, datorită reglării frecvenței la 50Hz și folosirii unor limite definite (150–600)

Senzorul ultrasonic HC-SR04 este predispus la valori fluctuante cauzate de:

• Zgomot electric
• Suprafețe reflectorizante inegale
• Obstacole în mișcare sau apropiate

Soluția: Filtrare de medie mobilă, pentru a evita deschiderea/închiderea accidentală a petalelor cauzată de citiri eronate ale senzorului.

#define FILTER_SIZE 5
float distanceBuffer[FILTER_SIZE];
int bufferIndex = 0;
bool bufferFilled = false;

void checkDistance() {
  digitalWrite(TRIG_PIN, HIGH);
  delayMicroseconds(10);
  digitalWrite(TRIG_PIN, LOW);

  duration_us = pulseIn(ECHO_PIN, HIGH);
  float raw_distance = 0.017 * duration_us;

  // Adaugă valoarea în buffer
  distanceBuffer[bufferIndex] = raw_distance;
  bufferIndex = (bufferIndex + 1) % FILTER_SIZE;
  if (bufferIndex == 0) bufferFilled = true;

  // Calculează media valorilor din buffer
  float sum = 0;
  int count = bufferFilled ? FILTER_SIZE : bufferIndex;
  for (int i = 0; i < count; i++) {
    sum += distanceBuffer[i];
  }
  distance_cm = sum / count;

  Serial.print("Filtered Distance: ");
  Serial.println(distance_cm);
}

Proiectul concepte studiate în laboratoarele următoare:

• Laboratorul 0 - GPIO: legătura cu senzorul ultrasonic, driver PCA9685, configurarea pinilor ca intrare cu rezistențe de pull-up.
• Laboratorul 2 - Întreruperi: folosirea INT0 pentru acțiuni imediate în cod (pornire mod dans).
• Laboratorul 3 - Timer1/PWM: generarea semnalelor pentru servomotoarele MG996R.
• Laboratorul 6 - I2C/RTC: comunicarea cu senzorul de distanță.

Proiectul se află în stadiul de prototip funcțional, cu toate componentele hardware montate și testate pe breadboard.

• Petalele se deschid și se închid automat în funcție de distanța detectată de senzorul ultrasonic HC-SR04
• Modulul de dans al petalelor este activat prin apăsarea unui buton și funcționează pe baza unor mișcări aleatorii generate pentru servomotoare
• Filtrarea valorilor senzorului (medie mobilă) asigură o detecție stabilă, reducând fluctuațiile nejustificate

Proiectul final:

Starile florii Closed si Open:

• Detecția prezenței este fiabilă, cu filtrare medie aplicată pentru a reduce zgomotul de la senzor

• Mișcarea petalelor este lină și sincronizată, datorită utilizării driverului PCA9685 și a controlului prin PWM

• Modul de dans activat de buton adaugă un plus de interactivitate

• Codul este modular și ușor de extins pentru integrarea altor senzori (culoare, temperatură, sunet)

• Toate funcționalitățile hardware și software planificate au fost implementate și validate în testări repetate

Repo Github

Resurse Hardware Lista Componente