Последователь линии GiggleBot с использованием Python: 5 шагов

2025 Автор: John Day | [email protected]. Последнее изменение: 2025-01-23 15:05

На этот раз мы программируем в MicroPython Dexter Industries GiggleBot, чтобы он следил за черной линией, используя встроенный датчик следящего за линией.

GiggleBot должен быть сопряжен с BBC micro: bit для надлежащего управления.

Если этот учебник слишком сложен для вас и программировать GiggleBot пока слишком сложно, вы всегда можете просмотреть начальное руководство, которое покажет вам, как можно запрограммировать робота в MakeCode, здесь. Связанное руководство проведет вас через самые основы.

Шаг 1. Необходимые компоненты

Требуются следующие аппаратные компоненты:

1. x3 батарейки AA - в моем случае я использую аккумуляторные батареи, которые в целом имеют более низкое напряжение.
2. Робот Dexter Industries GiggleBot для micro: bit.
3. Микро: бит BBC.

Конечно, вам также понадобится кабель micro USB для программирования BBC micro: bit - этот кабель обычно входит в комплект BBC micro: bit, или вы всегда можете использовать тот, который используется для зарядки (Android) смартфонов.

Получите GiggleBot для micro: bit здесь

Шаг 2: Настройте треки

Вам придется распечатать несколько плиток и создать свои собственные треки. Вы можете использовать наши собственные плитки, чтобы быть на 100% уверенным, что вы повторяете наши условия. Или, если вы любите приключения, вы можете использовать черную ленту и сделать свою собственную. Вот PDF-файл с плитками, которые мы использовали.

Вышеуказанная дорожка состоит из следующего количества различных плиток:

• 12 плиток типа №1.
• 5 плиток типа №2.
• 3 шаблона типа плитки №5.
• 3 шаблона типа плитки №6 - здесь вы получите одну дополнительную плитку.

Затем распечатайте их и вырежьте. Попробуйте разместить их, как на фотографии выше, и имейте в виду, что в правой верхней части дорожки 2 плитки должны перекрывать друг друга - это ожидается на тот случай, если вам интересно, что вы делаете не так.

Шаг 3: Настройка среды

Чтобы вы могли программировать BBC micro: bit в MicroPython, вам необходимо настроить для него редактор (Mu Editor) и установить GiggleBot MicroPython Runtime в качестве среды выполнения. Для этого вы должны следовать инструкциям на этой странице. На данный момент используется версия v0.4.0 среды выполнения.

Шаг 4: Программирование GiggleBot

Прежде чем приступить к делу, среда выполнения GiggleBot MicroPython содержит классическую среду выполнения для BBC micro: bit и других библиотек для поддержки GiggleBot и других датчиков Dexter Industries.

После настройки откройте следующий скрипт в редакторе Mu и нажмите Flash. Это запустит GiggleBot MicroPython Runtime и скрипт, который вы только что открыли для своего micro: bit BBC. Сценарий также показан ниже.

После завершения процесса прошивки сложите BBC micro: bit в GiggleBot так, чтобы неопиксели платы были обращены вперед, поместите его на дорожку и включите.

Обратите внимание, что в сценарии уже установлены ПИД-регулятор и две другие константы (заданное значение скорости и константы минимальной скорости).

Примечание. В следующем скрипте могут отсутствовать пробелы, и это, по-видимому, связано с некоторой проблемой при отображении GitHub Gists. Нажмите на суть, чтобы перейти на страницу GitHub, где вы можете скопировать и вставить код.

GiggleBot PID Line Follower - настроен с NeoPixels

из микробитового импорта *

из импорта gigglebot *

из utime импортировать sleep_ms, ticks_us

импортное устройство

# инициализировать неопиксели ГБ

neo = init ()

# тайминги

update_rate = 50

# усиления / константы (при напряжении батареи около 4,0 вольт)

Kp = 25,0

Ki = 0,5

Kd = 35,0

trigger_point = 0,3

min_speed_percent = 0,3

base_speed = 70

уставка = 0,5

last_position = заданное значение

интеграл = 0,0

run_neopixels = Правда

center_pixel = 5 # где центральный пиксель улыбки расположен на ГБ

# turquoise = tuple (map (lambda x: int (x / 5), (64, 224, 208))) # цвет для отображения ошибки с помощью неопикселей

# turquoise = (12, 44, 41) # это именно та бирюза, которая прокомментирована выше

error_width_per_pixel = 0.5 / 3 # максимальная ошибка, деленная на количество сегментов между каждым неопикселем

defupper_bound_linear_speed_reducer (abs_error, trigger_point, upper_bound, smallest_motor_power, high_motor_power):

глобальная base_speed

если abs_error> = точка_пуска:

# x0 = 0,0

# y0 = 0,0

# x1 = upper_bound - точка_пуска

# y1 = 1.0

# x = abs_error - точка_пуска

# y = y0 + (x - x0) * (y1 - y0) / (x1 - x0)

# такой же как

y = (abs_error - точка_пуска) / (верхняя граница - точка_пуска)

мощность_двигателя = базовая_скорость * (наименьшая_мощность_двигателя + (1- год) * (наибольшая_мощность_двигателя - наименьшая_мощность_двигателя))

вернуть motor_power

еще:

вернуть base_speed * high_motor_power

run = False

previous_error = 0

whileTrue:

# если нажата кнопка a, то начинаем подписку

если button_a.is_pressed ():

run = True

# но если кнопка b нажата, останавливает следящий за строкой

если button_b.is_pressed ():

run = False

интеграл = 0,0

previous_error = 0,0

Pixel_off ()

останавливаться()

sleep_ms (500)

если запустить isTrue:

# считываем линейные датчики

start_time = ticks_us ()

справа, слева = read_sensor (LINE_SENSOR, BOTH)

# строка слева при позиции <0,5

# строка справа при позиции> 0,5

# строка находится посередине, когда position = 0.5

# это взвешенное среднее арифметическое

пытаться:

позиция = вправо / плавающее (влево + вправо)

exceptZeroDivisionError:

позиция = 0,5

# диапазон должен быть (0, 1), а не [0, 1]

если позиция == 0: позиция = 0,001

если позиция == 1: позиция = 0,999

# использовать контроллер PD

error = position - уставка

интеграл + = ошибка

исправление = Kp * ошибка + Ki * интеграл + Kd * (error - previous_error)

previous_error = ошибка

# вычислить скорости двигателя

motor_speed = upper_bound_linear_speed_reducer (абс (ошибка), заданное значение * значение триггера, заданное значение, min_speed_percent, 1.0)

leftMotorSpeed = motor_speed + коррекция

rightMotorSpeed = motor_speed - коррекция

# засветить неопиксели в соответствии с заданной ошибкой

если run_neopixels истинно и total_counts% 3 == 0:

для i inb '\ x00 / x01 / x02 / x03 / x04 / x05 / x06 / x07 / x08':

neo = (0, 0, 0)

для i inb '\ x00 / x01 / x02 / x03':

ifabs (ошибка)> error_width_per_pixel * i:

если ошибка <0:

# neo [center_pixel + i] = бирюзовый

neo [center_pixel + i] = (12, 44, 41)

еще:

# neo [center_pixel - i] = бирюзовый

neo [center_pixel + i] = (12, 44, 41)

еще:

процент = 1- (error_width_per_pixel * i -abs (error)) / error_width_per_pixel

# загораем текущий пиксель

если ошибка <0:

# neo [center_pixel + i] = кортеж (map (lambda x: int (x * процент), бирюзовый))

neo [center_pixel + i] = (int (64 * процентов / 5), int (224 * процентов / 5), int (208 * процентов / 5))

еще:

# neo [center_pixel - i] = tuple (map (lambda x: int (x * процент), бирюзовый))

neo [center_pixel - i] = (int (64 * проценты / 5), int (224 * проценты / 5), int (208 * проценты / 5))

перерыв

neo.show ()

пытаться:

# зафиксировать скорость двигателя

если leftMotorSpeed> 100:

leftMotorSpeed = 100

rightMotorSpeed = rightMotorSpeed - leftMotorSpeed +100

если rightMotorSpeed> 100:

rightMotorSpeed = 100

leftMotorSpeed = leftMotorSpeed - rightMotorSpeed +100

если leftMotorSpeed <-100:

leftMotorSpeed = -100

если rightMotorSpeed <-100:

rightMotorSpeed = -100

# запустить моторы

set_speed (leftMotorSpeed, rightMotorSpeed)

водить машину()

# print ((ошибка, скорость_двигателя))

Кроме:

# на случай, если мы столкнемся с какой-то неустранимой проблемой

проходить

# и поддерживать частоту контура

end_time = ticks_us ()

delay_diff = (end_time - start_time) / 1000

if1000.0 / update_rate - delay_diff> 0:

сон (1000.0 / update_rate - delay_diff)

просмотреть rawgigglebot_tuned_line_follower.py, размещенный на ❤ на GitHub

Шаг 5: Дайте ему поработать

На BBC micro: bit: две кнопки: кнопка A и кнопка B:

• Нажатие на кнопку A заставляет GiggleBot следовать линии (если она есть).
• Нажатие на кнопку B останавливает GiggleBot и сбрасывает все, чтобы вы могли использовать его снова.

Настоятельно рекомендуется не поднимать GiggleBot, пока он следует по линии, а затем снова ставить его на него, потому что вычисляемая ошибка может накапливаться и полностью испортить маршрут робота. Если вы хотите поднять его, нажмите кнопку B, а затем, когда вы положите его обратно, снова нажмите A.