Роботы

Авто с управлением удаленным компьютером

Сейчас одной из актуальных обсуждаемых тем являются беспилотные автомобили. Некоторые пытаются сделать их на базе Raspberry Pi и используя технологию компьютерного зрения. Это нормальное решение, которое имеет свои достоинства и недостатки.

Другой, но более простой способ — это автомобиль, следящий за линией. Такие роботы следуют за определенной цветной линии, нарисованной на дорожном покрытии. Такой способ можно реализовать с помощью камеры или ИК-датчика.

Мастер реализовал еще один способ, в котором дорожному покрытию не нужны линии, а автомобилю следящие датчики.
В данном случае задача реализована следующим образом: дорога запрограммирована на удаленном компьютере и он же, компьютер дает команды автомобилю, куда нужно повернуть и когда остановится.

На экране удаленного компьютера движется автомобиль по заданному маршруту. Программа вычисляет траекторию движения и два авто, один на компьютере, второй на дороге, синхронно выполняют команды.

Давайте посмотрим видео, и в самом начале его будет демонстрация работы такого комплекса.

Инструменты и материалы:
-Arduino Nano;
-Модуль драйвера двигателя L298n;
-Мотор + колеса — 4шт;
-Модуль Bluetooth HC05;
-Соединительные провода;
-Паяльные принадлежности;
-Лист ПВХ;
-Аккумулятор 7,4 В;
-Клеевой пистолет;

Шаг первый: корпус
Корпус или платформа авто сделана из ПВХ. В принципе материал и форма значения не имеют и авто нужен только как способ проверки работы комплекса.

Размечает и вырезает платформу. Закрепляет двигатели и подключает провода.

Шаг второй: плата и схема
Мастер разработал схему с помощью программы EasyEDA. Затем разработал печатную плату и заказал ее изготовление на соответствующем сервисе. Скачать файлы для изготовления платы можно здесь.

После изготовления платы все собрал и подключил.
Левые моторы к D5, D6
Правые моторы к D3, D4
Модуль Bluetooth
VCC к 5 В
Gnd к Gnd
tx к Arduino Rx
Rx к Arduino Tx
После монтажа подключил аккумуляторы.

Шаг третий: программирование Arduino
Теперь можно загрузить программу в робота. Поскольку модуль bluetooth подключен к аппаратному последовательному порту, мастер снимает перемычку перед загрузкой кода.
Сначала он определил, к какому выводу подключены двигатели
// Declare motor pins // motors of same side work as one // so we can consider both as one. int rightMotor1 = 2; // right side int rightMotor2 = 3; int leftMotor1 = 5; // left side int leftMotor2 = 6;
Затем устанавливает выводы двигателя как выходные данные в функции setup ()
// Set pin modes pinMode(rightMotor1, OUTPUT); pinMode(rightMotor2, OUTPUT); pinMode(leftMotor1, OUTPUT); pinMode(leftMotor2, OUTPUT);
Затем инициализировал последовательную связь для получения данных от модуля Bluetooth —
// Initialize serial communication Serial.begin(9600);
Эта часть проверяет байтовые данные из последовательного порта, к которому подключен модуль Bluetooth.
// Variable to store received data byte command;
// Get command data from bluetooth serial port command = Serial.read();
Команды следующие:
‘f’ — вперед
‘b’ — назад
‘l’ — влево
‘r’ — вправо
У каждого мотора есть два контакта. Чтобы запустить их в нужном направлении, нам нужно сделать один вывод HIGH, а другой — LOW. Если они оба одновременно HIGH или LOW, моторы не будут вращаются.
if (command == 'f'){ // indicates forward motion digitalWrite(rightMotor1, HIGH); digitalWrite(rightMotor2, LOW); digitalWrite(leftMotor1, HIGH); digitalWrite(leftMotor2, LOW);
Загружает код с помощью Arduino.ide и переходит к следующему шагу.

 Показать / Скрыть текст/* ** Virtual Path Following Robot * * Robot Actuator's program * * This robot takes commands from a python program * and follows those commands. This robot demonstrates * virtual path following robots and it's scopes. * * *********** License: GPL3+ ************* * You should receive a copy of the license * with this program. * * (c) author: ashraf minhaj * mail : ashraf_minhaj@yahoo.com * * Tutorial for this project: * http://youtube.com/fusebatti * http://youtube.com/fusebatti * * written on 15th Feb 2021 */ // Declare motor pins // motors of same side work as one // so we can consider both as one. int rightMotor1 = 2; // right side int rightMotor2 = 3; int leftMotor1 = 5; // left side int leftMotor2 = 6; // Variable to store received data byte command; void setup() { // Set pin modes pinMode(rightMotor1, OUTPUT); pinMode(rightMotor2, OUTPUT); pinMode(leftMotor1, OUTPUT); pinMode(leftMotor2, OUTPUT); // Initialize serial communication // at 9600 buad rate // sender/python code will also use // the same buad Serial.begin(9600); } void loop() { // Get command data from bluetooth serial port command = Serial.read(); // Decide which way to go based on received data if (command == 'f'){ // indicates forward motion digitalWrite(rightMotor1, HIGH); digitalWrite(rightMotor2, LOW); digitalWrite(leftMotor1, HIGH); digitalWrite(leftMotor2, LOW); } if (command == 'b'){ // Backward motion digitalWrite(rightMotor1, LOW); digitalWrite(rightMotor2, HIGH); digitalWrite(leftMotor1, LOW); digitalWrite(leftMotor2, HIGH); } if (command == 'r'){ // Right turn digitalWrite(rightMotor1, LOW); digitalWrite(rightMotor2, HIGH); digitalWrite(leftMotor1, HIGH); digitalWrite(leftMotor2, LOW); } if (command == 'l'){ // Left turn digitalWrite(rightMotor1, HIGH); digitalWrite(rightMotor2, LOW); digitalWrite(leftMotor1, LOW); digitalWrite(leftMotor2, HIGH); } if (command == 's'){ // Stops the robot/car digitalWrite(rightMotor1, LOW); digitalWrite(rightMotor2, LOW); digitalWrite(leftMotor1, LOW); digitalWrite(leftMotor2, LOW); } }
Шаг четвертый: код Python
Сначала нужно загрузить программу python (python.org/downloads).
Для работы программы нужны две библиотеки: pygame и pySerial. Мастер установил их из командной строки вот таким способом:
$ pip install pygame $ pip install pySerial
Затем нужно установить алгоритм «чтения» дороги и движения по ней машины.
bg = pygame.image.load ("track1.png") car = pygame.image.load ("car.png")
Чтобы отправить данные с ПК на Bluetooth Arduino, сначала нужно подключить модуль Bluetooth к своему компьютеру.
Включаем Bluetooth
Переходим в panel > device manager
Далее Search for new devices
Добавляем устройство (HC05) вводим пароль (по умолчанию «0000» или «1234»]
Затем кликает по свойствам устройства, чтобы получить номер порта HC05, на PC он был ‘COM8’. Python соединяется так:
PORT = "COM8" BUADRATE = 9600 robot = serial.Serial(PORT, BUADRATE) # connect robot
Чтобы робот проверил окружение, нужно найти центр машины:
# find the center of the car and draw a point on that center_x, center_y = (int(car_x + 40 /2), int(car_y + 40 / 2))
Остальная часть кода проверяет дорогу и поворачивает или перемещает машину. Данные в Arduino через последовательный порт отправляются следующим образом:
# start the robot robot.write(b'f')
# turn left robot.write(b'l')
Теперь можно загрузить код:

 Показать / Скрыть текст""" ** Virtual Path Follower Robot ** License: GPL3 You should receive a copy of license with this program. (c) author: ashraf minhaj mail : ashraf_minhaj@yahoo.com Written on 15th Feb 2021 """ """ install — $ pip install pygame $ pip install pySerial """ # import library import pygame import serial from time import sleep # robot port and buadrate # change these according to your need PORT = "COM8" BUADRATE = 9600 # initialize things pygame.init() robot = serial.Serial(PORT, BUADRATE) # connect robot # create window with size (our image size) window = pygame.display.set_mode((700,400)) # track 1 #window = pygame.display.set_mode((1155,399)) # track 2 # load image file bg = pygame.image.load("track1.png") #bg = pygame.image.load("track2.png") car = pygame.image.load("car.png") car = pygame.transform.scale(car, (40, 40)) # resize car image """ main loop varibales and things """ # set up timer clock clock = pygame.time.Clock() # initial x y axis position of the car car_x = 30 car_y = 260 JUMP_VALUE = 25 # turning point value direction = 'y_up' # cars current direction run = 1 # start the robot robot.write(b'f') DELAY = .400 # main loop while run: clock.tick(30) # update the window/run loop by this speed #check for events for event in pygame.event.get(): # quit button clicked if event.type == pygame.QUIT: run = 0 # position images window.blit(bg, (0, 0)) # load the track image window.blit(car, (car_x, car_y)) # the car image # record last x, y pos of car last_x, last_y = car_x, car_y # find the center of the car and draw a point on that center_x, center_y = (int(car_x + 40 /2), int(car_y + 40 / 2)) pygame.draw.circle(window, (0,255,255), (center_x, center_y), 5, 5) # check surrounding (4 direction data) # the calibration value is the pixel from car's sensor/mid point # so it checks for road info 30 pixels far from the sensor. # 255 means we have a clear white road cal_value = 30 # calibrate this to get good data y_up = window.get_at((center_x, center_y — cal_value))[0] y_down = window.get_at((center_x, center_y + cal_value))[0] x_right = window.get_at((center_x + cal_value, center_y))[0] x_left = window.get_at((center_x — cal_value, center_y))[0] #print("y_up ", y_up) #print("y_down ", y_down) #print("x_right", x_right) #print("x_left ", x_left) #print("————") # determine which way to go # go up if y_up == 255 and direction == 'y_up' and x_left != 255 and x_right != 255: # move up car_y -= 2 # decrease pixel and move the car on y axis # make the turn if y_up == 255 and direction == 'y_up' and x_left != 255 and x_right == 255: # make a right turn direction = 'x_right' car_y -= JUMP_VALUE car_x += JUMP_VALUE car = pygame.transform.rotate(car, -90) window.blit(car, (car_x, car_y)) print('Turn Right') robot.write(b'r') sleep(DELAY) robot.write(b'f') # go x right if y_up != 255 and direction == 'x_right' and y_down != 255 and x_right == 255: car_x += 2 if y_down == 255 and direction == 'x_right' and x_left == 255 and x_right == 255: # make a turn from x_right car = pygame.transform.rotate(car, -90) direction = 'y_down' car_y += JUMP_VALUE + 5 car_x += JUMP_VALUE window.blit(car, (car_x, car_y)) print('Turn Right') robot.write(b'r') sleep(DELAY) robot.write(b'f') # go y down if y_down == 255 and direction == 'y_down' and x_left != 255 and x_right != 255: # move down car_y += 2 # left turn if y_down == 255 and direction == 'y_down' and x_left != 255 and x_right == 255: # turn from y_down car = pygame.transform.rotate(car, 90) direction = 'x_right' car_y += JUMP_VALUE car_x += JUMP_VALUE print('Turn left') robot.write(b'l') sleep(DELAY) robot.write(b'f') # turn to y up if y_up == 255 and direction == 'x_right' and x_left == 255 and x_right == 255: # turn from y_down car = pygame.transform.rotate(car, 90) direction = 'y_up' car_y -= JUMP_VALUE + 5 car_x += JUMP_VALUE print('Turn left') robot.write(b'l') sleep(DELAY) robot.write(b'f') # if car is stopped if car_x == last_x and car_y == last_y: # stop the engine sound print("STOPPED") robot.write(b's') pygame.display.update() # update the window pygame.quit() #close everything
Все готово. Конечно, такой автомобиль не выпустишь на дороги общего пользования, но использовать устройства на предприятии вполне возможно.

Источник

b8c49f23d6acc40de2a736280fa0fb80 (3)

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *

Этот сайт использует Akismet для борьбы со спамом. Узнайте, как обрабатываются ваши данные комментариев.

Кнопка «Наверх»


Яндекс.Метрика
Закрыть
Закрыть