Превращение Roomba в марсоход: 5 шагов

2024 Автор: John Day | [email protected]. Последнее изменение: 2024-01-30 11:48

Шаг 1. Соберите материалы

Для выполнения этого проекта вам потребуется собрать следующие материалы:

1 робот Roomba

1 комплект Raspberry Pi

1 видеокамера

Доступ к MATLAB

Шаг 2: Загрузите Toolboxes Roomba для MATLAB

Запустите следующий код, чтобы установить необходимые наборы инструментов для завершения этого проекта.

функция roombaInstall

clc;

% список файлов для установки

files = {'roomba.m', 'roombaSim.m', 'roombaSimGUI.m', 'roombaSimGUI.fig'};

% место для установки

options = weboptions ('CertificateFilename', ''); % скажите ему игнорировать требования сертификата

server = 'https://ef.engr.utk.edu/ef230/projects/roomba-f2016/install/';

dlgTitle = 'Установить / обновить Roomba';

% отобразить цель и получить подтверждение

prompt = {

«Эта программа загрузит следующие файлы EF 230 Roomba:»

''

strjoin (файлы, '')

''

'в эту папку:'

''

CD

''

'Вы хотите продолжить? '

};

гудок;

yn = questdlg (подсказка,…

dlgTitle,…

«Да», «Нет», «Да»);

если ~ strcmp (yn, 'Да'), возврат; конец

% получить список существующих файлов

существующие_файлы = файлы (cellfun (@exist, files)> 0);

если ~ пусто (существующие_файлы)

% убедитесь, что их действительно можно заменить

prompt = {'Вы заменяете эти файлы:'

''

strjoin (существующие_файлы, '')

''

"Можно заменить?"

};

гудок;

yn = questdlg (подсказка,…

dlgTitle,…

«Да», «Нет», «Да»);

если ~ strcmp (yn, 'Да'), возврат; конец

конец

% скачать файлы

cnt = 0;

для i = 1: длина (файлы)

f = файлы {i};

disp (['Загрузка' f]);

пытаться

url = [сервер f];

websave (f, url, варианты); % добавлены параметры, чтобы избежать ошибок безопасности

cnt = cnt + 1;

ловить

disp (['Ошибка загрузки' f]);

фиктивный = [f '.html'];

если существует (пустышка, 'файл') == 2

удалить (пустышка)

конец

конец

конец

если cnt == length (файлы)

msg = 'Установка прошла успешно';

waitfor (msgbox (msg, dlgTitle));

еще

msg = 'Ошибка установки - подробности см. в окне команд';

waitfor (errordlg (msg, dlgTitle));

конец

конец% roombaInstall

Шаг 3. Подключитесь к Roomba

Пришло время подключиться к Roomba через Wi-Fi. Двумя пальцами одновременно нажмите кнопки Dock и Spot, чтобы включить или перезагрузить Roomba. Затем запустите код r = roomba (# вашего Roomba) в командном окне MATLAB, чтобы подключиться к вашему роботу. После того, как вы выполнили эту команду, ваш Roomba должен быть готов к работе.

Шаг 4. Выберите способ управления Roomba

Вы можете управлять Roomba двумя способами: автономно или используя смартфон в качестве контроллера.

Если вы решите управлять роботом Roomba автономно, вам нужно будет использовать три встроенных датчика: датчики обрыва, датчики ударов и датчики освещенности.

Чтобы использовать смартфон, вам сначала необходимо подключить смартфон к компьютеру, выполнив следующие действия.

ПРИМЕЧАНИЕ. Для правильного подключения ваш компьютер и смартфон должны быть в одной сети Wi-Fi!

1. Загрузите приложение MATLAB из магазина приложений на свое устройство.

2. Введите «connector on» в командное окно и установите пароль, который необходимо будет ввести в оба устройства.

3. После этого MATLAB предоставит вам IP-адрес вашего компьютера. Вам нужно перейти на страницу настроек в приложении MATLAB на вашем смартфоне и добавить компьютер, используя данный IP-адрес и пароль, который вы ввели ранее.

4. В командном окне на вашем компьютере введите код m = mobiledev, и это должно инициализировать ваш смартфон как контроллер для вашего Roomba.

5. Ваш компьютер и смартфон должны быть готовы к работе.

Шаг 5. Управляйте роботом Roomba

Теперь, когда у вас есть все необходимые инструменты для создания марсохода, вы готовы создать свой собственный код. Ниже мы приложили пример кода как для автономного вождения, так и для управления автомобилем со смартфона.

Автономное вождение

функция Explore_modified (r)

% входных аргументов: 1 объект roomba, r

% выходных аргументов: нет

%описание:

% функция использует бесконечный цикл while, чтобы обеспечить автономный

% исследования окружения бота.

%

% funciton также содержит инструкции для Roomba о том, что делать в

% следующие ситуации: Колесо (-а) теряют (-а) контакт с землей, % объект обнаружен перед или по обе стороны от бота, а

% внезапного падения обнаружено перед или по обе стороны от бота.

%

% типичных инструкций включают команды движения, предназначенные для максимизации

% исследования или избегания обнаруженной опасности и команд для связи

% информация об открытиях ботов (картинки), положение (график), % и состояние (предупреждение о застревании) с пользователем через Matlab и / или по электронной почте. Несколько

% звуковые команды добавлены для удовольствия.

% настроить возможности электронной почты

mail = '[email protected]';

пароль = 'EF230Roomba';

setpref ('Интернет', 'SMTP_Server', 'smtp.gmail.com');

setpref ('Интернет', 'E_mail', почта);

setpref ('Интернет', 'SMTP_Username', почта);

setpref ('Интернет', 'SMTP_Password', пароль);

props = java.lang. System.getProperties;

props.setProperty ('mail.smtp.starttls.enable', 'true');

props.setProperty ('mail.smtp.auth', 'истина');

props.setProperty ('mail.smtp.socketFactory.class', 'javax.net.ssl. SSLSocketFactory');

props.setProperty ('mail.smtp.socketFactory.port', '465');

% r = roomba (19)

r.beep ('G2 ^^, G2 ^^, G2 ^^, G2 ^^, A2 ^^, A2 ^^, G1 ^^, E1 ^^, C2 ^^, C2 ^^, C1 ^^, C1 ^^, D1 ^^, C1 ^^, D2 ^^, E4 ^^, G2 ^^, G2 ^^, G2 ^^, G2 ^^, A2 ^^, A2 ^^, G1 ^^, E1 ^^, C2 ^^, C2 ^^, C2 ^^, E1 ^^, E1 ^^, E1 ^^, D1 ^^, C4 ^^ ');

v =.1;

отражать_датум = 2700; % установленного эталонного значения датчиков обрыва

lightBumper_datum = 200; % установленный свет Опорное значение датчиков бампера

pos = [0, 0]; Переменная% для хранения позиции с инициализированной датумом

угол = 0; % установленный опорный угол

netangle = 0; % чистое угловое смещение

я = 2; % итератор для добавления строк в переменную хранения позиции

dist = 0;

r.setDriveVelocity (v, v); % начать движение Roomba вперед

пока правда

Клифф = r.getCliffSensors;

Bump = r.getBumpers;

Light = r.getLightBumpers;

RandAngle = ранди ([20, 60], 1); % создает 1 случайный угол от 20 до 60 градусов. Используется для предотвращения застревания бота в цикле

% Что делать, если одно или несколько колес теряют контакт с землей:

% остановить движение, отправить предупреждение по электронной почте с изображением окрестностей, % и спросите пользователя, продолжить или дождаться помощи

если Bump.rightWheelDrop == 1 || Bump.leftWheelDrop == 1

r.stop

dist = r.getDistance;

pos (i, 1) = pos (i-1, 1) + dist * sind (чистый угол); % получить координату x

pos (i, 2) = pos (i-1, 2) + dist * cosd (чистый угол); % получить координату y

я = я + 1;

r.beep ('F # 1 ^^, C1 ^^, F # 1 ^^, C1 ^^, F # 1 ^^, C1 ^^, F # 1 ^^, C1 ^^, F # 1 ^^, C1 ^^, F # 1 ^^, C1 ^^, F # 1 ^^, C1 ^^, F # 1 ^^, C1 ^^ ')

img = r.getImage;

imwrite (img, 'stuck.png');

%--------------------------

imfile = 'stuck.png';

позиция = savepos (pos);

%---------------------------

sendmail (mail, 'ПОМОЩЬ!', 'Я застрял на скале!', {imfile, position})

list = {'Продолжить', 'Стоп'};

idx = menu ('Что мне делать?', список);

если idx == 2

перерыв

конец

% Что делать, если перед ботом обнаружен объект:

% остановить, вернуться, сделать снимок, предупредить пользователя об обнаружении

% по электронной почте, поверните на 90 градусов и продолжайте исследовать

elseif Light.leftCenter> lightBumper_datum || Light.rightCenter> lightBumper_datum || Bump.front == 1

r.stop;

dist = r.getDistance;

pos (i, 1) = pos (i-1, 1) + dist * sind (чистый угол); % получить координату x

pos (i, 2) = pos (i-1, 2) + dist * cosd (чистый угол); % получить координату y

я = я + 1;

r.moveDistance (-. 125);

dist = r.getDistance;

pos (i, 1) = pos (i-1, 1) + dist * sind (чистый угол); % получить координату x

pos (i, 2) = pos (i-1, 2) + dist * cosd (чистый угол); % получить координату y

я = я + 1;

r.beep ('A1 ^, A1 ^, A4 ^, A2 ^, G2 ^, G2 ^, G4 ^, Bb2 ^, Bb2 ^, Bb3.5 ^, G1 ^, A8 ^')

img = r.getImage;

imwrite (img, 'FrontBump.png')

%--------------------------

imfile = 'FrontBump.png';

позиция = savepos (pos);

%---------------------------

sendmail (mail, 'Alert!', 'Я кое-что нашел!', {imfile, position})

угол = 90;

чистый угол = чистый угол + угол;

r.turnAngle (угол);

r.setDriveVelocity (v, v);

% Что делать, если слева от бота обнаружен объект:

% стоп, повернуться к объекту, вернуться назад, сделать снимок, предупредить

% пользователей открывают по электронной почте, поверните на 90 градусов и продолжайте исследовать

elseif Light.leftFront> lightBumper_datum || Light.left> lightBumper_datum || Bump.left == 1

r.stop;

dist = r.getDistance;

pos (i, 1) = pos (i-1, 1) + dist * sind (чистый угол); % получить координату x

pos (i, 2) = pos (i-1, 2) + dist * cosd (чистый угол); % получить координату y

я = я + 1;

угол = 30;

чистый угол = чистый угол + угол;

r.turnAngle (угол);

r.moveDistance (-. 125);

dist = r.getDistance;

pos (i, 1) = pos (i-1, 1) + dist * sind (чистый угол); % получить координату x

pos (i, 2) = pos (i-1, 2) + dist * cosd (чистый угол); % получить координату y

я = я + 1;

r.beep ('A4 ^, A4 ^, G1 ^, E1 ^, C3.5 ^, C2 ^^, C1 ^, C1 ^, C2 ^, D2 ^, D2 ^, E8 ^')

img = r.getImage;

imwrite (img, 'LeftBump.png')

%--------------------------

imfile = 'LeftBump.png';

позиция = savepos (pos);

%---------------------------

sendmail (mail, 'Alert!', 'Я кое-что нашел!', {imfile, position})

угол = -90;

чистый угол = чистый угол + угол;

r.turnAngle (угол);

r.setDriveVelocity (v, v);

% Что делать, если справа от бота обнаружен объект:

% стоп, повернуться к объекту, вернуться назад, сделать снимок, предупредить

% пользователей открывают по электронной почте, поверните на 90 градусов и продолжайте исследовать

elseif Light.rightFront> lightBumper_datum || Light.right> lightBumper_datum || Bump.right == 1

r.stop;

dist = r.getDistance;

pos (i, 1) = pos (i-1, 1) + dist * sind (чистый угол); % получить координату x

pos (i, 2) = pos (i-1, 2) + dist * cosd (чистый угол); % получить координату y

я = я + 1;

угол = -30;

чистый угол = чистый угол + угол;

r.turnAngle (угол);

r.moveDistance (-. 125);

dist = r.getDistance;

pos (i, 1) = pos (i-1, 1) + dist * sind (чистый угол); % получить координату x

pos (i, 2) = pos (i-1, 2) + dist * cosd (чистый угол); % получить координату y

я = я + 1;

пауза (1.5);

r.beep ('C1 ^, C1 ^, C2 ^, D2 ^, D2 ^, C8 ^')

img = r.getImage;

imwrite (img, 'RightBump.png')

%--------------------------

imfile = 'RightBump.png';

позиция = savepos (pos);

%---------------------------

sendmail (mail, 'Предупреждение!', 'Я кое-что нашел!', {imfile, position});

угол = 90;

чистый угол = чистый угол + угол;

r.turnAngle (угол);

r.setDriveVelocity (v, v);

% Что делать, если слева от бота обнаружен обрыв:

% стоп, двигаться назад, повернуть направо, продолжить исследование

elseif Cliff.left <reflection_datum || Cliff.leftFront <отражать_датум

r.stop;

dist = r.getDistance;

pos (i, 1) = pos (i-1, 1) + dist * sind (чистый угол); % получить координату x

pos (i, 2) = pos (i-1, 2) + dist * cosd (чистый угол); % получить координату y

я = я + 1;

r.moveDistance (-. 125);

dist = r.getDistance;

pos (i, 1) = pos (i-1, 1) + dist * sind (чистый угол); % получить координату x

pos (i, 2) = pos (i-1, 2) + dist * cosd (чистый угол); % получить координату y

я = я + 1;

angle = -RandAngle;

чистый угол = чистый угол + угол;

r.turnAngle (угол);

r.setDriveVelocity (v, v);

% Что делать, если справа от бота обнаружен обрыв:

% стоп, двигаться назад, повернуть налево, продолжить исследование

elseif Cliff.right <reflection_datum || Cliff.rightFront <Reflection_datum

r.stop;

dist = r.getDistance;

pos (i, 1) = dist * sind (угол); % получить координату x

pos (i, 2) = dist * cosd (угол); % получить координату y

я = я + 1;

r.moveDistance (-. 125);

угол = RandAngle;

чистый угол = чистый угол + угол;

r.turnAngle (угол);

r.setDriveVelocity (v, v);

конец

конец

Контроллер смартфона

Параметры = {'Автономный', 'Ручное управление'}

Prompt = menu ('Как вы хотите управлять марсоходом?', Параметры)

m = mobiledev

r = roomba (19)

если Подсказка == 1

Исследовать (r)

еще

пока правда

пауза (.5)

PhoneData = m. Orientation;

Ази = PhoneData (1);

Шаг = PhoneData (2);

Сторона = Данные телефона (3);

если Side> 130 || Сторона <-130%, если телефон перевернут лицевой стороной вниз, остановите Roomba и выйдите из цикла

r.stop

r.beep ('C, C, C, C')

перерыв

elseif Side> 25 && Side <40%, если телефон повернут на бок на 25-40 градусов, поверните налево на 5 градусов

r.turnAngle (-5);

elseif Side> 40%, если телефон повернут боком более чем на 40 градусов, поверните налево на 45 градусов

r.turnAngle (-45)

elseif Side-40%, если телефон повернут на бок между -25 и -40 градусов, поверните направо на 5 градусов

r.turnAngle (5);

elseif Side <-40%, если телефон повернут на бок менее -40 градусов, поверните налево на 45 градусов

r.turnAngle (45)

конец

% Если поднести телефон к вертикали, сделайте снимок и постройте его.

если Pitch <-60 && image <= 9

r.beep

img = r.getImage;

подзаговор (3, 3, изображение)

imshow (img)

конец

% перемещение вперед и назад в зависимости от передней и задней ориентации

если тангаж> 15 && тангаж <35%, если тангаж от 15 до 35 градусов, переместитесь вперед на короткое расстояние

% получить данные о световых заставках перед переездом

litBump = r.getLightBumpers;

если litBump.leftFront> 500 || litBump.leftCenter> 500 || litBump.rightCenter> 500 || litBump.rightFront> 500%, если что-то находится перед Roomba, и ударится, если движется вперед, издает шум и отображает сообщение

r.beep ('C ^^, F # ^, C ^^, F # ^')

иначе% движение

r.moveDistance (.03);

% Получить данные заставки после переезда

Bump = r.getBumpers;

если Bump.right == 1 || Bump.left == 1 || Bump.front == 1

r.beep ('A, C, E')

r.moveDistance (-. 01)

конец

% получить данные датчика обрыва

Клифф = r.getCliffSensors;

если Cliff.left> 1500 || Cliff.leftFront> 1500 || Cliff.rightFront> 1500 || Cliff.right> 1500%, если что-то срабатывает датчик обрыва, воспринимайте это как лаву и возвращайтесь

r.beep ('C ^^, C, C ^^, C, C ^^, C, C ^^, C, C ^^, C, C ^^, C')

r.moveDistance (-. 031)

конец

конец

elseif Шаг> 35%, если тангаж больше 35 градусов, продвинуться вперед на большее расстояние

% получить данные о световых заставках перед переездом

litBump = r.getLightBumpers;

если litBump.leftFront> 15 || litBump.leftCenter> 15 || litBump.rightCenter> 15 || litBump.rightFront> 15%, если что-то находится перед Roomba, и ударится, если движется вперед, издает шум и отображает сообщение

r.beep ('C ^^, F # ^, C ^^, F # ^')

иначе% движение

r.moveDistance (.3)

% Получить данные заставки после переезда

Bump = r.getBumpers;

если Bump.right == 1 || Bump.left == 1 || Bump.front == 1%, если вы что-то ударили, сделайте шум, отобразите сообщение и сделайте резервную копию

r.beep ('A, C, E')

r.moveDistance (-. 01)

конец

% получить данные датчика обрыва после перемещения

Клифф = r.getCliffSensors;

если Cliff.left> 1500 || Cliff.leftFront> 1500 || Cliff.rightFront> 1500 || Cliff.right> 1500%, если что-то срабатывает датчик обрыва, воспринимайте это как лаву и возвращайтесь

r.beep ('C ^^, C, C ^^, C, C ^^, C, C ^^, C, C ^^, C, C ^^, C')

r.moveDistance (-. 31)

конец

конец

elseif Pitch-35%, если шаг между -15 и -35 градусов, отодвиньтесь на небольшое расстояние

r.moveDistance (-. 03);

% получить данные датчика обрыва после перемещения

Клифф = r.getCliffSensors;

если Cliff.left> 1500 || Cliff.leftFront> 1500 || Cliff.rightFront> 1500 || Cliff.right> 1500%, если что-то срабатывает датчик обрыва, воспринимайте это как лаву и возвращайтесь

r.beep ('C ^^, C, C ^^, C, C ^^, C, C ^^, C, C ^^, C, C ^^, C')

r.moveDistance (.04)

конец

elseif Pitch-60%, если шаг между -35 и -60 градусов перемещается назад на большее расстояние

r.moveDistance (-. 3)

% получить данные датчика обрыва после перемещения

Клифф = r.getCliffSensors;

если Cliff.left> 1500 || Cliff.leftFront> 1500 || Cliff.rightFront> 1500 || Cliff.right> 1500%, если что-то срабатывает датчик обрыва, воспринимайте это как лаву и возвращайтесь

r.beep ('C ^^, C, C ^^, C, C ^^, C, C ^^, C, C ^^, C, C ^^, C')

r.moveDistance (.31)

конец

конец

конец

конец