Introduction

Cette collection presente divers projets de robotique et d'electronique bases sur Arduino, developpes au fil du temps, allant du simple controle de LED a des bras robotiques complexes et des vehicules teleccommandes. Ces projets demontrent des applications pratiques de la programmation de microcontroleurs, du controle de moteurs, de l'integration de capteurs et de la communication sans fil sur les plateformes Arduino.

Vue d'ensemble des projets

Les projets couvrent plusieurs domaines :

Vehicules teleccommandes avec controle Bluetooth
Prototypes de bras robotiques avec controle par servomoteurs
Integration de capteurs (ultrasonique, infrarouge, vibration)
Communication sans fil (Bluetooth, ESP32)
Interfaces d'affichage (ecrans LCD)
Systemes de controle de moteurs (pont en H, driver L298N)

Technologies cles

Microcontroleurs : Arduino Uno, Arduino Nano, ESP32-CAM
Communication : Bluetooth HC-05/HC-06, WiFi (ESP32)
Capteurs : Ultrasonique HC-SR04, capteurs infrarouges, capteurs de vibration
Actionneurs : Moteurs DC, servomoteurs, LEDs, buzzers
Drivers moteurs : Pont en H L298N, modules relais
Afficheurs : LCD 16x2 avec interface I2C

Projets phares

1. Voiture telecommandee Bluetooth

Introduction

This collection showcases various Arduino-based robotics and electronics projects developed over time, ranging from simple LED control to complex robotic arms and remote-controlled vehicles. These projects demonstrate practical applications of microcontroller programming, motor control, sensor integration, and wireless communication using Arduino platforms.

Project Overview

The projects span multiple domains including:

Remote-controlled vehicles with Bluetooth control
Robotic arm prototypes with servo control
Sensor integration (ultrasonic, infrared, vibration)
Wireless communication (Bluetooth, ESP32)
Display interfaces (LCD screens)
Motor control systems (H-bridge, L298N driver)

Key Technologies

Microcontrollers: Arduino Uno, Arduino Nano, ESP32-CAM
Communication: Bluetooth HC-05/HC-06, WiFi (ESP32)
Sensors: Ultrasonic HC-SR04, infrared sensors, vibration sensors
Actuators: DC motors, servo motors, LEDs, buzzers
Motor Drivers: L298N H-Bridge, relay modules
Displays: LCD 16x2 with I2C interface

Featured Projects

1. Bluetooth-Controlled Remote Car

Description du projet

Developpement d'un vehicule telecommande controle via Bluetooth depuis un smartphone. La voiture comprend :

Quatre roues motrices avec moteurs DC
Pont en H L298N pour le controle bidirectionnel des moteurs
Module Bluetooth (HC-05) pour la communication sans fil
Capteur ultrasonique pour la detection d'obstacles
Phares LED pour la visibilite
Application Android pour le controle intuitif

Composants materiels

Project Description

Development of a remote-controlled vehicle controlled via Bluetooth from a smartphone. The car features:

Four-wheel drive with DC motors
L298N H-Bridge for bidirectional motor control
Bluetooth module (HC-05) for wireless communication
Ultrasonic sensor for obstacle detection
LED headlights for visibility
Android app for intuitive control

Hardware Components

Components List:
- Arduino Uno microcontroller
- L298N motor driver module
- 4x DC motors (6V)
- HC-05 Bluetooth module
- HC-SR04 ultrasonic sensor
- 2x LED headlights
- 7.4V Li-Po battery
- Chassis and wheels

Implementation logicielle

Fonctions de controle des moteurs :

Software Implementation

Motor Control Functions:

// Forward motion
void avancer() {
    digitalWrite(enableBridge1, HIGH);
    digitalWrite(MotorForward1, HIGH);
    digitalWrite(MotorReverse1, LOW);
    digitalWrite(enableBridge2, HIGH);
    digitalWrite(MotorForward2, HIGH);
    digitalWrite(MotorReverse2, LOW);
}

// Reverse motion
void reculer() {
    digitalWrite(enableBridge1, HIGH);
    digitalWrite(MotorForward1, LOW);
    digitalWrite(MotorReverse1, HIGH);
    digitalWrite(enableBridge2, HIGH);
    digitalWrite(MotorForward2, LOW);
    digitalWrite(MotorReverse2, HIGH);
}

// Turn right
void droite() {
    digitalWrite(enableBridge2, HIGH);
    digitalWrite(MotorForward2, HIGH);
    digitalWrite(MotorReverse2, LOW);
}

// Turn left
void gauche() {
    digitalWrite(enableBridge1, HIGH);
    digitalWrite(MotorForward1, HIGH);
    digitalWrite(MotorReverse1, LOW);
}

// Stop all motors
void stopp() {
    digitalWrite(enableBridge1, LOW);
    digitalWrite(enableBridge2, LOW);
}

Traitement des commandes Bluetooth :

Bluetooth Command Processing:

void loop() {
    if (Serial.available() > 0) {
        Bluetooth = Serial.read();

        switch(Bluetooth) {
            case 'F': avancer(); break;     // Forward
            case 'B': reculer(); break;     // Backward
            case 'R': droite(); break;      // Right
            case 'L': gauche(); break;      // Left
            case 'S': stopp(); break;       // Stop
            case 'W': digitalWrite(phare1, HIGH); break;  // Lights ON
            case 'w': digitalWrite(phare1, LOW); break;   // Lights OFF
        }
    }
}

Fonctionnalites implementees

Controle directionnel : Avant, arriere, gauche, droite
Controle de vitesse : Rapport cyclique PWM variable (0-255)
Evitement d'obstacles : Integration du capteur ultrasonique
Systeme d'eclairage : Commutation des phares LED
Arret d'urgence : Coupure immediate des moteurs
Portee : ~10 metres en Bluetooth

2. Bras robotique avec controle par servomoteurs

Features Implemented

Directional control: Forward, backward, left, right
Speed control: Variable PWM duty cycle (0-255)
Obstacle avoidance: Ultrasonic sensor integration
Lighting system: LED headlights toggle
Emergency stop: Immediate motor shutdown
Range: ~10 meters Bluetooth range

2. Robotic Arm with Servo Control

Description du projet

Conception et developpement de bras robotiques imprimes en 3D avec plusieurs degres de liberte, controles par des servomoteurs et Arduino. Le projet comprend :

Modelisation 3D en logiciel CAO
Generation de fichiers STL pour l'impression 3D
Coordination multi-servos (4-6 servomoteurs)
Mecanisme de pince avec systeme d'engrenages
Controle de position via commandes serie ou potentiometres

Conception mecanique

Les bras robotiques ont ete concus avec :

Rotation de la base : Rotation continue a 360 degres
Articulation de l'epaule : Mouvement vertical du bras
Articulation du coude : Extension du bras vers l'avant
Rotation du poignet : Orientation horizontale du bras
Pince : Griffe a deux doigts avec entrainement par engrenage
Materiaux : Pieces imprimees en PLA 3D, vis M3, supports de servomoteurs

Systeme de controle des servomoteurs

Project Description

Design and development of 3D-printed robotic arms with multiple degrees of freedom, controlled by servo motors and Arduino. The project included:

3D modeling in CAD software
STL file generation for 3D printing
Multi-servo coordination (4-6 servos)
Gripper mechanism with gear system
Position control via serial commands or potentiometers

Mechanical Design

The robotic arms were designed with:

Base rotation: 360 degree continuous rotation
Shoulder joint: Vertical movement arm
Elbow joint: Forward drive arm extension
Wrist rotation: Horizontal arm orientation
Gripper: Two-finger claw with gear drive
Materials: PLA 3D-printed parts, M3 screws, servo brackets

Servo Control System

#include <Servo.h>

Servo servoBase;
Servo servoShoulder;
Servo servoElbow;
Servo servoWrist;
Servo servoGripper;

void setup() {
    servoBase.attach(3);
    servoShoulder.attach(5);
    servoElbow.attach(6);
    servoWrist.attach(9);
    servoGripper.attach(10);

    // Initialize to neutral position
    servoBase.write(90);
    servoShoulder.write(90);
    servoElbow.write(90);
    servoWrist.write(90);
    servoGripper.write(45);
}

void moveToPosition(int base, int shoulder, int elbow, int wrist, int grip) {
    servoBase.write(base);
    delay(15);
    servoShoulder.write(shoulder);
    delay(15);
    servoElbow.write(elbow);
    delay(15);
    servoWrist.write(wrist);
    delay(15);
    servoGripper.write(grip);
}

Applications

Operations de pick and place
Tri automatise
Demonstrations de robotique pedagogique
Experiences de manipulation d'objets

3. Modules d'integration de capteurs

Mesure de distance ultrasonique

Applications

Pick and place operations
Automated sorting
Educational robotics demonstrations
Object manipulation experiments

3. Sensor Integration Modules

Ultrasonic Distance Measurement

const int pinTrig = 6;
const int pinEcho = 7;
long temps;
float distance;

void setup() {
    pinMode(pinTrig, OUTPUT);
    pinMode(pinEcho, INPUT);
    digitalWrite(pinTrig, LOW);
    Serial.begin(9600);
}

void mesureDistance() {
    digitalWrite(pinTrig, HIGH);
    delayMicroseconds(10);
    digitalWrite(pinTrig, LOW);

    temps = pulseIn(pinEcho, HIGH);
    distance = temps * 0.034 / 2;  // Speed of sound: 340 m/s

    Serial.print("Distance: ");
    Serial.print(distance);
    Serial.println(" cm");
}

Integration de capteurs infrarouges

Detection d'obstacles pour robots suiveurs de ligne
Detection de proximite pour l'evitement de collision
Traitement de sortie numerique/analogique
Ajustement du seuil pour differents environnements

Capteur de vibration

Detection de chocs pour systemes de securite
Surveillance d'impacts dans les systemes mecaniques
Traitement de signal numerique avec gestion d'interruptions

4. Projet de streaming ESP32-CAM

Description du projet

Implementation d'un systeme de camera WiFi utilisant le module ESP32-CAM :

Streaming video en direct via WiFi
Interface serveur web pour le controle de la camera
Capture d'images et stockage
Detection de mouvement
Modes basse consommation pour fonctionnement sur batterie

Caracteristiques

Resolution : Jusqu'a 2MP (1600x1200)
Debit d'images : 10-15 FPS en streaming
Protocoles WiFi : 802.11 b/g/n
Interface web : Affichage video en temps reel
Controle a distance : Pan/tilt avec servomoteurs (optionnel)

5. Integration d'ecran LCD

LCD 16x2 avec interface I2C

Infrared Sensor Integration

Obstacle detection for line-following robots
Proximity sensing for collision avoidance
Digital/analog output processing
Threshold adjustment for different environments

Vibration Sensor

Shock detection for security systems
Impact monitoring in mechanical systems
Digital signal processing with interrupt handling

4. ESP32-CAM Streaming Project

Project Description

Implementation of a WiFi-enabled camera system using the ESP32-CAM module:

Live video streaming over WiFi
Web server interface for camera control
Image capture and storage
Motion detection capabilities
Low-power modes for battery operation

Features

Resolution: Up to 2MP (1600x1200)
Frame rate: 10-15 FPS for streaming
WiFi protocols: 802.11 b/g/n
Web interface: Real-time video display
Remote control: Pan/tilt with servos (optional)

5. LCD Display Integration

16x2 LCD with I2C Interface

#include <LiquidCrystal_I2C.h>

LiquidCrystal_I2C lcd(0x27, 16, 2);  // Address 0x27, 16 columns, 2 rows

void setup() {
    lcd.init();
    lcd.backlight();
    lcd.setCursor(0, 0);
    lcd.print("Arduino Project");
    lcd.setCursor(0, 1);
    lcd.print("Ready!");
}

void displayMessage(String line1, String line2) {
    lcd.clear();
    lcd.setCursor(0, 0);
    lcd.print(line1);
    lcd.setCursor(0, 1);
    lcd.print(line2);
}

Applications

Affichage de l'etat du systeme
Visualisation des donnees des capteurs
Confirmation des entrees utilisateur
Systemes de navigation par menus

Defis techniques et solutions

Defi 1 : Precision du controle moteur

Probleme : Vitesses de moteur incoherentes dues aux variations de tension de la batterie.

Solution : Implementation d'un controle de vitesse PWM avec surveillance et compensation de tension :

Applications

System status display
Sensor data visualization
User input confirmation
Menu navigation systems

Technical Challenges and Solutions

Challenge 1: Motor Control Precision

Problem: Inconsistent motor speeds due to battery voltage variations.

Solution: Implemented PWM speed control with voltage monitoring and compensation:

int compensatedSpeed(int desiredSpeed, float batteryVoltage) {
    float nominalVoltage = 7.4;
    int compensated = desiredSpeed * (nominalVoltage / batteryVoltage);
    return constrain(compensated, 0, 255);
}

Defi 2 : Fiabilite de la communication Bluetooth

Probleme : Perte de commandes et reponses retardees dans la communication Bluetooth.

Solution :

Implementation d'un systeme d'acquittement de commandes
Ajout d'un tampon de commandes avec file FIFO
Augmentation du debit en bauds a 9600 pour la stabilite
Ajout de verification d'erreurs et mecanisme de reessai

Defi 3 : Tremblements et bruit des servomoteurs

Probleme : Les servomoteurs presentaient des tremblements en position maintenue.

Solution :

Ajout de condensateurs (100 uF) sur les lignes d'alimentation des servos
Implementation d'une alimentation separee pour les servomoteurs
Utilisation de servo.write() uniquement lors des changements de position
Application d'un filtrage logiciel pour des transitions fluides

Defi 4 : Gestion de l'alimentation

Probleme : Decharge de la batterie et courant insuffisant pour tous les moteurs simultanement.

Solution :

Calcul des besoins totaux en courant
Selection d'une capacite de batterie appropriee (2200 mAh)
Implementation d'un demarrage progressif des moteurs
Ajout d'une protection contre la basse tension

Outils de developpement et flux de travail

Outils logiciels

Arduino IDE : Environnement de developpement principal
PlatformIO : Gestion avancee de projets
Moniteur serie : Debogage et tests
Fritzing : Creation de schemas de circuits
Fusion 360 : Modelisation 3D pour les pieces mecaniques

Outils materiels

Multimetre : Mesures de tension et de courant
Oscilloscope : Analyse et debogage de signaux
Station de soudage : Assemblage de circuits
Imprimante 3D : Fabrication de pieces mecaniques
Alimentation de laboratoire : Tests avec tension stable

Processus de developpement

Concept et planification : Definir les exigences du projet
Conception du circuit : Creer le schema et le prototype sur breadboard
Developpement du code : Ecrire et tester le firmware de maniere incrementale
Tests d'integration : Combiner materiel et logiciel
Assemblage mecanique : Imprimer en 3D et assembler les pieces
Tests systeme : Valider toutes les fonctions
Optimisation : Ameliorer les performances et la fiabilite
Documentation : Enregistrer les specifications et l'utilisation

Lecons apprises

Competences techniques developpees

Programmation de microcontroleurs : Maitrise du C/C++ Arduino
Interfacage materiel : Integration de capteurs et actionneurs
Protocoles de communication : Implementation UART, I2C, SPI
Controle de moteurs : PWM, fonctionnement du driver pont en H
Conception mecanique : Modelisation CAO et impression 3D
Techniques de debogage : Approche systematique de resolution de problemes

Bonnes pratiques etablies

Structure de code modulaire : Fonctions et bibliotheques reutilisables
Documentation appropriee : Commentaires et descriptions de fonctions
Controle de version : Developpement incremental avec sauvegardes
Considerations d'alimentation : Separation de l'alimentation logique et moteur
Fonctions de securite : Arrets d'urgence et protection contre la tension
Methodologie de test : Tests unitaires avant integration systeme

Pistes d'amelioration future

Algorithmes de controle avances : Implementation PID pour des mouvements precis
Fusion de capteurs : Combinaison de plusieurs capteurs pour une meilleure precision
Protocoles sans fil : Transition vers WiFi ou LoRa pour une portee etendue
Navigation autonome : Implementation d'algorithmes de recherche de chemin
Vision par ordinateur : Integration d'OpenCV avec ESP32-CAM
Conception de PCB : Creation de cartes personnalisees pour une integration compacte

Idees de projets futurs

Objectifs a court terme

Robot suiveur de ligne avec controle PID
Voiture eviteur d'obstacles avec capteurs multiples
Bras robotique controle par Bluetooth avec memoire de position
Station meteo avec capteurs environnementaux multiples
Systeme de domotique avec controle par relais

Aspirations a long terme

Robot de livraison autonome avec navigation GPS
Drone quadricoptere avec controleur de vol Arduino
Robot bipede marchant avec coordination de servomoteurs
Reseau de capteurs IoT avec journalisation de donnees cloud
Coordination d'essaim de robots avec communication inter-robots

Conclusion

Ces projets Arduino representent un parcours de l'electronique de base aux systemes robotiques complexes. Chaque projet a fourni une experience pratique precieuse en programmation embarquee, integration materielle et conception de systemes. Le processus de developpement iteratif, la resolution de defis et l'apprentissage continu ont construit une base solide en robotique et electronique.

Les competences acquises a travers ces projets sont directement applicables au developpement professionnel de systemes embarques, aux dispositifs IoT et a la robotique autonome. Les projets futurs s'appuieront sur cette base, integrant des capteurs plus avances, des algorithmes d'apprentissage automatique et des conceptions mecaniques plus sophistiquees.

Challenge 2: Bluetooth Communication Reliability

Problem: Command loss and delayed responses in Bluetooth communication.

Solution:

Implemented command acknowledgment system
Added command buffer with FIFO queue
Increased baud rate to 9600 for stability
Added error checking and retry mechanism

Challenge 3: Servo Jitter and Noise

Problem: Servo motors exhibited jittering during hold position.

Solution:

Added capacitors (100 uF) across servo power lines
Implemented separate power supply for servos
Used servo.write() only when position changes
Applied software filtering for smooth transitions

Challenge 4: Power Management

Problem: Battery drain and insufficient current for all motors simultaneously.

Solution:

Calculated total current requirements
Selected appropriate battery capacity (2200 mAh)
Implemented staged motor startup
Added low-voltage cutoff protection

Development Tools and Workflow

Software Tools

Arduino IDE: Primary development environment
PlatformIO: Advanced project management
Serial Monitor: Debugging and testing
Fritzing: Circuit diagram creation
Fusion 360: 3D modeling for mechanical parts

Hardware Tools

Multimeter: Voltage and current measurements
Oscilloscope: Signal analysis and debugging
Soldering station: Circuit assembly
3D printer: Mechanical part fabrication
Power supply: Testing with stable voltage

Development Process

Concept and planning: Define project requirements
Circuit design: Create schematic and breadboard prototype
Code development: Write and test firmware incrementally
Integration testing: Combine hardware and software
Mechanical assembly: 3D print and assemble parts
System testing: Validate all functions
Optimization: Improve performance and reliability
Documentation: Record specifications and usage

Lessons Learned

Technical Skills Developed

Microcontroller programming: Arduino C/C++ proficiency
Hardware interfacing: Sensor and actuator integration
Communication protocols: UART, I2C, SPI implementation
Motor control: PWM, H-bridge driver operation
Mechanical design: CAD modeling and 3D printing
Debugging techniques: Systematic troubleshooting approach

Best Practices Established

Modular code structure: Reusable functions and libraries
Proper documentation: Comments and function descriptions
Version control: Incremental development with backups
Power considerations: Separate logic and motor power
Safety features: Emergency stops and voltage protection
Testing methodology: Unit tests before system integration

Areas for Future Improvement

Advanced control algorithms: PID implementation for precise movement
Sensor fusion: Combining multiple sensors for better accuracy
Wireless protocols: Transition to WiFi or LoRa for extended range
Autonomous navigation: Implement pathfinding algorithms
Computer vision: Integrate OpenCV with ESP32-CAM
PCB design: Create custom boards for compact integration

Future Project Ideas

Short-term Goals

Line-following robot with PID control
Obstacle-avoiding car with multiple sensors
Bluetooth-controlled robotic arm with position memory
Weather station with multiple environmental sensors
Home automation system with relay control

Long-term Aspirations

Autonomous delivery robot with GPS navigation
Quadcopter drone with Arduino flight controller
Bipedal walking robot with servo coordination
IoT sensor network with cloud data logging
Robot swarm coordination with inter-robot communication

Conclusion

These Arduino projects represent a journey from basic electronics to complex robotic systems. Each project provided valuable hands-on experience in embedded programming, hardware integration, and system design. The iterative development process, troubleshooting challenges, and continuous learning have built a strong foundation in robotics and electronics.

The skills acquired through these projects are directly applicable to professional embedded systems development, IoT devices, and autonomous robotics. Future projects will build upon this foundation, incorporating more advanced sensors, machine learning algorithms, and sophisticated mechanical designs.