Programovanie mikro: bitového robota a joysticku: bitový ovládač s MicroPython: 11 krokov

2024 Autor: John Day | [email protected]. Naposledy zmenené: 2024-01-30 11:57

Na Robocamp 2019, našom letnom robotickom tábore, mladí ľudia vo veku 10-13 rokov spájkujú, programujú a stavajú „antweight robot“na báze micro: bit na báze BBC, ako aj programujú micro: bit, ktorý sa má používať ako diaľkové ovládanie.

Ak ste práve na Robocampi, preskočte na krok 3, pretože prvé dva kroky sme urobili ako skupina

Toto je podrobný sprievodca k získaniu mikro: bitového robota komunikujúceho pomocou joysticku: bitového ovládača.

Na to, aby všetko fungovalo, nie je potrebná najrýchlejšia cesta, ale skúša veci po malých častiach, aby ste kód mohli testovať za chodu, vložiť naň vlastnú pečiatku a pochopiť, prečo robíme veci, ktoré robíme. !

Na túto aktivitu používame vlastného robota, ale bude fungovať s akýmkoľvek robotom, ktorý používa podobný ovládač motora, napríklad L9110s.

Súbory návrhov pre nášho robota nájdete tu:

Táto príručka je napísaná pre začiatočníkov, ale ak ste v MicroPythone nikdy nepoužívali micro: bit, odporúčame vám najskôr vyskúšať jednoduchší program, ako je napríklad náš odznak s názvom Instructable: https://www.instructables.com/id/Felt -Microbit-Nam…

Zásoby

2x BBC micro: bit

Robot, ktorý pracuje s BBC micro: bitom (pozri vysvetlenie vyššie)

joystick: bitový ovládač (dostali sme ho od Cool Components)

Krok 1: Nastavenie robota

Máte niekoľko možností, ako napísať kód MicroPython pre svoj micro: bit:

• Mu, ktoré si môžete stiahnuť a nainštalovať tu:
• Online editor, ktorý nájdete tu:

Tieto pokyny predpokladajú, že používate Mu

Otvorte Mu a zapojte micro: bit do počítača. Mu by malo rozpoznať, že používate mikro: bit, a vybrať mikro: bitový „režim“, ale ak nie, zmeňte ho manuálne.

Kópiu testovacieho kódu motora robota získate tu:

Ak nie ste zvyknutí na Github, môže to byť neintuitívne! Tento kód môžete získať dvoma jednoduchými spôsobmi:

1. Uložte surový súbor do počítača a potom ho načítajte do súboru Mu:
2. Skopírujte a prilepte všetok daný kód do nového súboru v Mu.

Teraz kliknite na tlačidlo „Flash“na paneli s nástrojmi Mu a odošlite nový kód do súboru micro: bit.

To nebude fungovať, pokiaľ nie je zapojený micro: bit

Na zadnej strane mikro: bitu začne blikať žlté svetlo. Keď skončí, váš kód bol prenesený.

NASTAVENIE SMEROV MOTORA

Tento program zapne motory v rôznych smeroch, keď stlačíte tlačidlo „A“na mikro: bite.

Čo sa chcete stať, je:

• Keď sa zobrazí „A“, ľavý motor dopredu
• Keď sa zobrazí „B“, ľavý motor dozadu
• Keď sa zobrazí „C“, pravý motor dopredu
• Keď sa zobrazí „D“, pravý motor dozadu

Pravdepodobne to tak nebude, pretože to závisí od toho, ako ste zapojili svojho robota!

V hornej časti kódu nájdete zoznam premenných, ktoré určujú, ktorý pin na mikro: bite riadi smer motora.

Ak používate jedného z našich robotov (súborov), vymeňte názvy premenných, aby sa robot pohyboval správnymi smermi:

Ak používate vlastného robota, pred úpravou kódu skontrolujte, ku ktorým kolíkom je pripojený ovládač motora.

TESTOVANIE DISKU

Teraz skontrolujte, ako váš robot jazdí, nahraďte testovací kód v hlavnej slučke nejakým vlastným kódom.

Robotu poviete, aby šoféroval, zavolaním funkcie drive (). Na to sú potrebné dva argumenty - hodnota pre ľavý motor a hodnota pre pravé motory medzi 0 (vypnuté) a 1023 (maximálne otáčky).

Ak napríklad zavoláte pohon (500, 500), poviete obidvom motorom, aby sa zapli v smere dopredu približne na polovicu rýchlosti.

Vyskúšajte niekoľko možností, aby ste získali predstavu o tom, ako priamo jazdí a ako dobre sa otáča.

Tip: Testy motora boli v rámci cyklu True a v príkazu if - motory sa neotáčali, kým nestlačíte tlačidlo A na mikro: bite, a bude navždy kontrolovať, či ste stlačili tlačidlo A.

Tip: motory sa nevypnú, pokiaľ im to nepoviete! Vždy budú pokračovať vo svojom poslednom pokyne.

VOLITELNÉ: ZLEPŠENIE JAZDY V PRIAMOM RIADKU

Ak váš robot nebude jazdiť po priamke, jeden z vašich motorov sa môže otáčať rýchlejšie ako druhý.

Po skontrolovaní, či fyzicky nič nebráni tomu, aby sa koleso voľne otáčalo, môžete upraviť kód vo funkcii pohonu, aby ste znížili otáčky rýchlejšieho motora.

Posuňte sa nahor, aby ste našli definíciu funkcie pohonu, a pozrite sa na prvé dva pokyny:

def pohon (L, R):

# Nasleduje úprava na opravu odchýlky otáčok motora L = int (L*1) R = int (R*1)

Tieto dva riadky v súčasnosti nadobúdajú hodnotu L a R, vynásobte ich 1 a potom sa uistite, že sú stále celé čísla (int).

Ak je napríklad váš ľavý motor rýchlejší, zmeňte *1 na jeho riadku na *0,9 a zistite, či sa tým veci zlepšia.

Nedokážete to dotiahnuť do dokonalosti, ale môžete sa prispôsobiť, kým nebude jazdiť rovnomernejšie.

NASTAVENIE RÁDIA

Teraz nastavte rádio pridaním nasledujúcich riadkov do hornej časti kódu:

dovozné rádio

radio.config (kanál = 7, skupina = 0, front = 1) radio.on ()

Vášmu robotovi to umožní prijímať pokyny z iného mikro: bitu, ale v súčasnosti bude prijímať pokyny z akéhokoľvek iného mikro: bitu.

Dôvodom je, že kanál 7 a skupina 0 sú predvolené kanály.

Zmeňte tieto čísla tak, že vyberiete kanál medzi 0-82 a skupinu medzi 0-255. Teraz bude váš micro: bit dostávať pokyny iba od ostatných s rovnakými informáciami o konfigurácii.

queue = 1 znamená, že mikro: bit uchová naraz iba jednu prichádzajúcu správu - to poskytuje o niečo rýchlejší čas odozvy ako predvolený stav, ktorý je 3.

Teraz musíte upraviť kód svojej hlavnej slučky tak, aby ste namiesto spustenia pokynov pri stlačení tlačidla čakali na prichádzajúcu rozhlasovú správu a odpovedali primerane.

Vyskúšajte nasledujúci kód ako test (neurobí nič, kým nenastavíte joystick v kroku 2):

kým je pravda:

message = radio.receive () if message == 'forward': drive (500, 500)

Krok 2: Nastavenie joysticku

Odpojte robot: micro: bit a namiesto toho zapojte micro: bit svojho joysticku

Kópiu kódu na nastavenie joysticku získate tu:

Nastavte rádio pomocou rovnakej konfigurácie (číslo kanála a skupiny), akú ste použili pre robota - umožní im to vzájomnú komunikáciu.

Na konci programu spustite hlavnú slučku:

kým je pravda:

if button_a.was_pressed (): radio.send ('forward')

Tento kód ešte nepoužíva joystick: bit. Na odoslanie správy používa tlačidlo A na mikro: bite.

Uistite sa, že váš robot: aj mikrobity vášho ovládača sú napájané, potom stlačením tlačidla odošlite svoju správu.

Ak je správa úspešne prijatá a váš robot sa pohybuje … dobre urobené! Dokončili ste pokyny pre nastavenie.

TIPY NA RIEŠENIE PROBLÉMOV

Ak sa na ovládači zobrazí chybové hlásenie micro: bit … ladite kód ovládača

Ak sa na vašom robote zobrazí chybové hlásenie micro: bit … vaša rozhlasová správa bola úspešne odoslaná! Robot to však nemôže pochopiť, preto skontrolujte, či sa zhoduje správa, ktorú ste odoslali, a správa, o ktorej ste povedali robotovi.

Ak sa vôbec nič nestane

• Uistite sa, že ste vložili správny kód do každého mikro: bitu - omylom je možné omylom vložiť nesprávny kód!
• Zaistite, aby sa čísla kanálov a skupín zhodovali na každom mikro: bite

Krok 3: Kontrola hodnôt joysticku

Nasledujúcich niekoľko krokov všetky používajú kód ovládača

Pred použitím joysticku na ovládači musíte vedieť, aké hodnoty získate, keď stlačíte páčku.

Nahraďte svoju hlavnú slučku nasledujúcim kódom:

kým je pravda:

joystick = joystick_push () tlač (joystick) spánok (500)

Vložte tento kód na svoj micro: bit a potom kliknite na tlačidlo REPL na paneli s nástrojmi Mu. V spodnej časti editora sa otvorí terminál, ktorý vám poskytne odkaz na micro: bit v reálnom čase.

To nebude fungovať, pokiaľ nie je zapojený micro: bit

Keď je REPL otvorený, stlačte tlačidlo reset na zadnej strane vášho mikro: bitu.

Mali by ste vidieť, ako sa na obrazovku zobrazia „vytlačené“niektoré hodnoty:

Stlačte páčku joysticku a uvidíte, čo sa stane s číslami.

Poznamenajte si hodnoty uvedené vtedy, keď je joystick v strednej polohe - v mojom prípade (518, 523).

Opätovným kliknutím na tlačidlo REPL na paneli s nástrojmi Mu zatvoríte - nový kód nebudete môcť blikať na mikro: bit, pokiaľ je otvorený.

Krok 4: Úprava premenných X a Y

Chcete zmeniť hodnoty dané funkciou joysticku, aby:

• v strede je nula
• hore je pozitívne
• dole je negatívny.

To zodpovedá pokynom, ktoré robot potrebuje - kladné číslo na jazdu dopredu a záporné číslo na jazdu dozadu.

Pozrite sa na čísla, ktoré ste dostali v poslednom kroku. Prvé číslo je x a druhé číslo je y.

Upravte definíciu joysticku_push (), ktorá je už v programe, mínus vaše hodnoty z pôvodnej hodnoty:

def joystick_push ():

x = pin0.read_analog () - 518 y = pin1.read_analog () - 523 návrat x, y

Použite svoje vlastné čísla, môžu sa líšiť od mojich

Vytvorte nový kód flash, otvorte REPL, stlačte tlačidlo resetovania mikro: bitov a skontrolujte svoje hodnoty.

Dostávate (0, 0)?

Krok 5: Prevod X a Y na hodnoty pre ľavý a pravý motor

V súčasnej dobe nebude tento joystick veľmi užitočný pri riadení robota. Celým posunutím dopredu získate hodnotu, ako je (0, 500).

Ak by ste robotovi dali tieto čísla, zapol by pravý motor, ale nie ľavý, čo sa však stať nemá!

Tento diagram ukazuje, čo sa stane s hodnotami x a y pri pohybe joystickom a čo chceme, aby robot robil, keď pohybujete joystickom.

Na zmiešanie hodnôt x a y musíte použiť nejakú matematiku, aby ste získali niečo užitočnejšie.

n

MATHY

Začnime stlačením joysticku úplne dopredu.

Príklad hodnôt, ktoré môžete získať, je:

x = 0

y = 500

Aby ste boli robotovi užitoční, chcete získať tieto hodnoty:

vľavo = 500

vpravo = 500

Skúsme sčítať x a y rôznymi spôsobmi, aby sme zistili, aké čísla dostaneme:

x + y = 0 + 500 = 500

x - y = 0 - 500 = -500 y + x = 500 + 0 = 500 y - x = 500 - 0 = 500

Teraz sa pozrime, čo sa stane, ak joystick zatlačíte úplne doprava.

Príklad hodnôt, ktoré môžete získať, je:

x = 500

y = 0

Aby robot zabočil doprava, chcete, aby ľavý motor jazdil dopredu a pravý motor dozadu:

vľavo = 500

vpravo = -500

Skúsme znova náš vzorec:

x + y = 500 + 0 = 500

x - y = 500 - 0 = 500 y + x = 0 + 500 = 500 y - x = 0 - 500 = -500

Porovnajte obe sady vzorcov a zistite, ktorá možnosť vám poskytne správnu ľavú hodnotu a ktorá možnosť vám poskytne správnu správnu hodnotu.

Skúste to s niektorými hodnotami, ktoré získate z vlastného joysticku, aby ste sa uistili, že vami zvolený vzorec funguje po celú dobu.

n

ROZŠÍRENIE FUNKCIE JOYSTICK

Rozbaľte a upravte funkciu joysticku, aby ste vytvorili dve nové premenné pre ľavú a pravú stranu a vrátili tieto hodnoty namiesto x a y:

def joystick_push ():

x = pin0.read_analog () - 518 y = pin1.read_analog () - 523 vľavo = vpravo = návrat doľava, doprava

Vytvorte nový kód flash, otvorte REPL, stlačte tlačidlo resetovania mikro: bitov a skontrolujte svoje hodnoty.

Dosahujete hodnoty, ktoré očakávate?

Ak potrebujete ďalšiu pomoc, pozrite sa na náš ukážkový kód tu:

Krok 6: Odosielanie hodnôt ako rozhlasových správ

Teraz máte pripravené nejaké hodnoty, ktoré môžete poslať svojmu robotovi.

Upravte svoju hlavnú slučku tak, aby kontrolovala hodnoty joysticku, ale potom ich namiesto vytlačenia pripraví na odoslanie ako rozhlasovú správu.

kým je pravda:

joystick = joystick_push () message = str (joystick [0]) + "" + str (joystick [1])

To ešte v skutočnosti neodošle správu!

Čo sa deje v tomto novom riadku kódu?

• joystick [0] znamená prvý kúsok informácií, ktoré vychádzajú z funkcie joysticku (vľavo)
• joystick [1] je ďalší kúsok informácií (vpravo)
• str () prevádza obe tieto čísla do reťazcového formátu (namiesto čísiel text) - je to nevyhnutné na odoslanie informácií prostredníctvom rádia.

Budete zvyknutí, že + znamená sčítanie - môže sčítať čísla a spájať reťazce, čo znamená, že spojí dva bity informácií.

Príklad:

150 + 100 = 250

str (150) + str (100) = 150100

Reťazenie teda spojí vaše ľavé a pravé hodnoty.

Ak chcete vynútiť oddelenie dvoch bitov informácií (aby robot vedel, že ide o dva bity informácií), spojte medzi nimi ďalší reťazec pomocou „“. Rečové značky okolo priestoru znamenajú, že ide už o reťazec.

Nakoniec rozšírte svoj kód a odošlite túto novovytvorenú správu prostredníctvom rádia:

radio.send (správa)

spať (10)

Spánok spomaľuje odosielanie správ, takže prijímajúci mikro bit nie je preťažený príliš veľkým počtom informácií!

Tento kód si zazálohujte do mikro: bitu ovládača a odstráňte všetky chyby, než prejdete na ďalší krok

Krok 7: Prijímanie správ na vašom robote

Vráťte sa k kódu robota od začiatku - nezabudnite odpojiť mikro: bit ovládača, aby ste naň omylom nezablikali kód robota

Prejdite nadol na svoju hlavnú slučku - odstráňte testovací kód a namiesto toho pridajte tento:

kým je pravda:

message = radio.receive () print (message) sleep (100)

Toto nastaví premennú rovnajúcu sa prichádzajúcej správe a vytlačí správu na REPL - na kontrolu, či správy prichádzajú podľa očakávania.

Blikajte novým kódom, pripojeným k REPL, a potom stlačte joystick.

Mali by ste dostať niečo také:

TIPY NA RIEŠENIE PROBLÉMOV

Ak sa na ovládači zobrazí chybové hlásenie micro: bit … ladite kód ovládača

Ak sa na vašom robote zobrazí chybové hlásenie micro: bit … vaša rozhlasová správa bola úspešne odoslaná! Robot to však nemôže pochopiť, preto skontrolujte, či sa zhoduje správa, ktorú ste odoslali, a správa, o ktorej ste povedali robotovi.

Ak sa vôbec nič nestane

• Uistite sa, že ste vložili správny kód do každého mikro: bitu - omylom je možné omylom vložiť nesprávny kód!
• Zaistite, aby sa čísla kanálov a skupín zhodovali na každom mikro: bite

Krok 8: Použitie prichádzajúcich správ na ovládanie motorov robota

Teraz dostávate dve čísla cez rádio ako reťazec.

Túto správu musíte rozdeliť na dva reťazce, potom reťazce znova previesť na čísla a preniesť do funkcie pohonu. Veľa sa deje naraz!

Predtým než to urobíte, skontrolujte, či je správa, ktorú dostávate, v správnom formáte.

Ak sa neodosielajú žiadne správy, namiesto toho dostanete text „Žiadne“. Ak to skúsite rozdeliť, zobrazí sa chybové hlásenie.

kým je pravda:

message = radio.receive () ak správa nie je None: message = message.split () drive (int (message [0]), int (message [1]))

Čo sa tu deje?

• Nový kód sa spustí, ak je správou niečo iné ako „Žiadne“.
• message.split () skontroluje, či je v správe medzera (ktorú sme pridali v poslednom kroku), a použije ju na rozdelenie správy na dve časti.
• int (správa [0]), int (správa [1]) robí opak toho, čo sme robili v predchádzajúcom kroku - každú informáciu dostane jednotlivo a prevedie ju na celé číslo (celé číslo).
• int (správa [0]) sa používa ako hodnota pre ľavý motor vo funkcii pohonu a int (správa [1]) sa používa ako hodnota pre pravý motor.

Skontrolujte, či funguje - otáčajú sa motory pri stlačení joysticku?

Ak nie - čas na nejaké ladenie!

Ak áno, fantastické! Máte funkčného robota na diaľkové ovládanie!

Strávte nejaký čas cvičením so svojim robotom, než prejdete k ďalšiemu kroku. Jazdí podľa vašich predstáv?

Nasledujúce kroky vám ukážu, ako používať tlačidlá na joysticku na pridanie ďalších funkcií vášmu robotovi

Ak si chcete zatiaľ pozrieť našu verziu tohto kódu:

• Robot:
• Ovládač:

Krok 9: Používanie tlačidiel - prijímanie ďalších správ

V súčasnej dobe sa váš kód pokúsi rozdeliť všetky správy, ktoré nie sú Žiadne. To znamená, že ak dostane napríklad „ahoj“, zobrazí sa chybové hlásenie.

Aby váš mikro: bit mohol interpretovať iné správy, bude musieť najskôr skontrolovať každú očakávanú správu a potom ju rozdeliť, iba ak jej nebolo povedané, aby s ňou robil niečo iné.

Rozšírte svoj kód takto:

ak správa nie je Žiadna:

if message == 'hello': display.show (Image. HAPPY) elif message == 'duck': display.show (Image. DUCK) else: message = message.split () drive (int (message [0]), int (správa [1]))

Najprv skontroluje, či prijal správu „ahoj“. Ak má, zobrazí šťastný obrázok, potom sa vráťte do hornej časti slučky a vyhľadajte ďalšiu správu.

Ak správa nie je vítaná, potom skontroluje, či je správa „kačica“.

Ak správa nie je „ahoj“ALEBO „kačica“, urobí poslednú vec v zozname, ktorá správu rozdelí a zapne motory. Ak správa prijala „ahoj“alebo „kačica“, nepokúsi sa ju rozdeliť, čo znamená, že z žiadnej z týchto dvoch správ nedostanete chybové hlásenie.

Dvojité znamienko rovnosti je dôležité - znamená „rovná sa“v porovnaní s jediným znamienkom rovnosti, ktoré niečo nastavuje (takže správa = „ahoj“znamená, že premennú nastavujeme na „ahoj“, správa == „ahoj“znamená, že sa pýtame, či sa správa rovná „ahoj“).

Skúste to zatiaľ iba s dvoma možnosťami a otestujte to - neskôr môžete pridať toľko ďalších správ, koľko chcete.

Odkaz na pracovný kód:

Krok 10: Odosielanie ďalších správ pomocou tlačidiel ovládača

Odpojte robot: micro: bit a namiesto toho zapojte micro: bit svojho joysticku

Vráťte sa späť na kód ovládača, ktorý chcete upraviť.

Podobne ako v kóde robota, chceme, aby ovládač pred odoslaním hodnôt joysticku skontroloval, či sa pokúšate odoslať ďalšie správy.

V hornej časti slučky stále chceme, aby kontroloval aktuálne hodnoty joysticku, ale chceme, aby kontrolovalo aj to, či je aktuálne stlačené tlačidlo:

kým je pravda:

joystick = joystick_push () button = button_press ()

button_press () vráti hodnotu A, B, C, D, E alebo F podľa toho, ktoré tlačidlo práve stlačíte (ak sa nič nestlačí, vráti sa hodnota None).

Teraz môžeme urobiť príkaz if-elif-else, ako sme to urobili pre kód robota-pomocou dvoch tlačidiel a odoslania hodnoty joysticku, ak nestlačíte žiadne tlačidlo.

ak tlačidlo == 'A':

radio.send ('hello') sleep (500) elif button == 'B': radio.send ('duck') sleep (500) else: message = str (joystick [0]) + "" + str (joystick [1]) radio.send (správa) spánok (10)

Keď stlačíte tlačidlo, odošlite jednu zo správ, o ktorých ste v predchádzajúcom kroku povedali, že si má robot dávať pozor.

Správa sa odošle pri každom stlačení tlačidla a počítače sú oveľa rýchlejšie ako ľudia! Preto môže správu odoslať mnohokrát, kým sa vám nepodarí zložiť prst z tlačidla.

Spánok po odoslaní správy ho spomalí, takže tlačidlo nebude tak rýchlo znova kontrolovať - skúste tu zadať niekoľko čísel, aby ste pre seba získali perfektný čas - príliš pomaly a nebude ani reagovať rýchlo a váš robot dostane toľko tlačidlových správ, že môže prestať reagovať na joystick!

Funguje to?

Ak sa vám zobrazujú chybové správy, dobre si premyslite, čo ste práve zmenili a čo sa deje.

Ak sa na robotovi zobrazí chyba, keď stlačíte tlačidlo na ovládači - viete, že sa správa zobrazuje stále, ale robota mätie. Skontrolujte, či sú správa, ktorú ste odoslali, a správa, o ktorej ste povedali robotovi, že sú rovnaké.

Odkaz na pracovný kód:

Krok 11: Ďalšie kroky

Teraz máte znalosti, ktoré potrebujete na prácu s motormi vášho robota a pomocou joysticku: ovládača bitov

Tieto znalosti použite na zlepšenie týchto dvoch programov a na prispôsobenie sa im. Niektoré nápady nižšie!

Na ovládači máte šesť tlačidiel! Čo chceš, aby robili?

• Čo tak naprogramovať tanečnú rutinu, aby ju váš robot robil na povel? Napíšte algoritmus príkazov drive () oddelený príkazmi sleep ()!
• Chcete zmeniť smer pohybu robota, aby mohol ľahko jazdiť hore nohami? Zamyslite sa nad hodnotami x a y svojho joysticku. Čo predstavujú a ako by ste s nimi mohli manipulovať?
• Má váš robot (alebo by ste mohli pridať!) Ďalšie funkcie, ako sú LED diódy, reproduktor alebo senzory?

Nápady na zlepšenie kódu

• Mohli by ste svojmu robotovi pomôcť zvládnuť neznáme správy pomocou kódu try/okrem kódu?
• Matematika použitá na výpočet hodnôt vľavo a vpravo z joysticku nám neposkytuje celý rozsah hodnôt (pohon robota môže prijať číslo až 1023). Môžete tento kód upraviť, aby ste získali lepší dosah?
• Existujú aj iné metódy miešania hodnôt joysticku - môžete prísť na lepší spôsob, ako to urobiť?