Sentinel-Bot: Sistem Radar Mobil
Introducere
Proiectul Sentinel-Bot reprezintă un sistem mobil de monitorizare și detecție a perimetrului, construit pe o platformă robotizată 4WD.
- Ce face: Robotul poate fi condus manual prin Bluetooth, iar la activarea modului PROTECT, acesta devine staționar și pornește o scanare radar la 180° folosind senzori ultrasonici. Identifică obiectele din jur, afișează distanța pe un LCD și transmite datele vizual către o aplicație de tip radar pe smartphone.
- Scopul: Crearea unui dispozitiv capabil de telemetrie în timp real și avertizare stratificată (vizuală și sonoră) în funcție de proximitatea amenințării.
- Ideea: Inspirația a venit de la sistemele radar militare (ex: Giraffe 4A), dorind să implementez un mast de scanare articulat pe o bază mobilă.
- Utilitate: Proiectul demonstrează integrarea comunicației wireless cu controlul precis al actuatorilor prin programare low-level, fiind o bază solidă pentru sisteme de securitate autonome.
Descriere generală
Sistemul Sentinel-Bot este proiectat pe o arhitectură modulară, unde unitatea centrală coordonează fluxurile de date între senzori, actuatori și interfața de comunicație wireless. Interacțiunea dintre module este gestionată printr-o mașină de stări ce permite tranziția între controlul manual și modul autonom de monitorizare.
Modulele principale ale sistemului sunt:
- 1. Unitatea de Procesare (ATmega328P Xplained Mini): Reprezintă „creierul” întregului sistem. Acesta rulează firmware-ul dezvoltat pe regiștri, fiind responsabil de eșantionarea datelor de la senzori, calcularea distanțelor în timp real, generarea semnalelor PWM pentru controlul motoarelor și gestionarea protocolului de comunicație UART.
- 2. Subsistemul de Tracțiune (Mobilitate 4WD): Compus dintr-un driver de putere (Punte H - L298N) și patru motoare DC. Acest modul asigură deplasarea robotului în perimetru. Viteza este modulată prin semnale PWM, permițând mișcări line și rotații precise ale șasiului.
- 3. Modulul de Scanare și Achiziție Date (Radar): Este componentul activ în modul PROTECT. Un servomotor SG90 execută un baleiaj orizontal (0° - 180°), timp în care senzorul ultrasonic HC-SR04 emite impulsuri sonore. Microcontrolerul măsoară timpul de propagare al ecoului pentru a mapa obiectele din jur.
- 4. Interfața de Feedback Local (HMI): Oferă informații imediate utilizatorului prin trei modalități:
- Vizual complex: Ecranul LCD 1602 afișează modul curent și distanța până la țintă în centimetri.
- Vizual rapid: Un sistem de LED-uri de tip semafor (Verde-Portocaliu-Roșu) indică nivelul de periculozitate în funcție de pragurile de proximitate setate.
- Acustic: Un buzzer pasiv generează alerte sonore a căror frecvență crește pe măsură ce distanța față de un obiect scade (efect de sirenă de proximitate).
- 5. Modulul de Telemetrie și Control Wireless (Bluetooth): Asigură legătura bidirecțională cu un terminal extern. Prin intermediul modulului HC-05, robotul primește comenzi de la distanță și transmite în flux continuu coordonatele polare (unghi și distanță). Aceste date sunt procesate de o aplicație mobilă pentru a genera o reprezentare grafică dinamică a mediului scanat.
Hardware Design
Designul hardware se bazează pe stack-ul format din plăcuța de dezvoltare și un Sensor Shield v5.0 pentru o conectivitate robustă.
| Nr. Crt. | Componentă | Model / Specificații | Cantitate | Rol în Proiect |
| 1 | Microcontroler | ATmega328P (Xplained Mini) | 1 | Unitatea centrală de procesare și control. |
| 2 | Șasiu Robot | 4WD Chassis cu 4 motoare DC | 1 | Platforma mobilă pentru deplasarea sistemului. |
| 3 | Driver Motoare | L298N Dual H-Bridge | 1 | Controlul direcției și vitezei (PWM) motoarelor DC. |
| 4 | Senzor Distanță | HC-SR04 Ultrasonic | 1 (sau 2) | Detecția obstacolelor/țintelor aeriene. |
| 5 | Servomotor | SG90 / MG90S | 1 | Rotirea senzorului ultrasonic pentru scanare (0-180°). |
| 6 | Modul Bluetooth | HC-05 (Serial BT) | 1 | Comunicare wireless cu telefonul (comenzi + telemetrie). |
| 7 | Afișaj | LCD 1602 cu adaptor I2C | 1 | Afișarea distanței și a stării sistemului (PROTECT/MANUAL). |
| 8 | Indicatori Vizuali | LED-uri (Verde, Portocaliu, Roșu) | 3 | Semnalizarea pragurilor de proximitate (Safe/Alert/Danger). |
| 9 | Alertă Sonoră | Buzzer Pasiv | 1 | Alarmă acustică variabilă în funcție de distanță. |
| 10 | Expansiune | Arduino Sensor Shield v5.0 | 1 | Interfațarea ușoară a senzorilor și servo-ului cu placa de bază. |
Software Design
Codul este dezvoltat în PlatformIO, utilizând programarea exclusivă pe regiștri pentru a maximiza performanța și controlul asupra resurselor hardware.
- Mediu de dezvoltare: PlatformIO (VS Code)
- Sweep Scan: Mișcare incrementală a servomotorului (0-180°) cu eșantionare ultrasonică la fiecare pas.
- Proximity Logic: Calcularea zonelor de alertă și activarea selectivă a pinilor de ieșire (LED/Buzzer).
- Protocol Telemetrie: Formatarea datelor sub formă de string-uri scurte “angle,distance” transmise prin Bluetooth.
Rezultate Obţinute
Concluzii
Download
Jurnal
Bibliografie/Resurse
Resurse Hardware:
- ATmega328P Datasheet (Microchip)
- Manual utilizare ATmega328P Xplained Mini
- Specificații tehnice HC-SR04 și L298N
Resurse Software:
- PlatformIO Core Documentation
- AVR Libc Reference Manual
- MIT App Inventor Documentation (pentru interfața Android)
