Programiranje Micro: Bit Robot & Joystick: Bit Controller z MicroPythonom: 11 korakov

2024 Avtor: John Day | [email protected]. Nazadnje spremenjeno: 2024-01-30 12:04

Za Robocamp 2019, naš poletni tabor robotike, mladi, stari od 10 do 13 let, spajkajo, programirajo in izdelujejo BBC mikro: bitni „protiutežni robot“ter programirajo mikro: bit za uporabo kot daljinski upravljalnik.

Če ste trenutno na Robocampu, pojdite na 3. korak, saj smo prva dva koraka naredili kot skupina

To je vodnik po korakih za vzpostavitev komunikacije mikrobotnega robota s krmilnikom joystick: bit.

Ne gre po najhitrejši poti, da bi vse delovalo, ampak poskuša stvari v majhnih kosih, tako da lahko kodo preizkusite, ko greste, nanjo vtisnete svoj pečat in razumete, zakaj počnemo stvari, ki jih počnemo !

Za to dejavnost uporabljamo lastnega robota po meri, vendar bo deloval s katerim koli robotom, ki uporablja podoben gonilnik motorja, na primer L9110s.

Oblikovalske datoteke za našega robota najdete tukaj:

Ta priročnik je napisan za začetnike, če pa še nikoli niste uporabljali micro: bit z MicroPythonom, priporočamo, da najprej poskusite z enostavnejšim programom, kot je na primer značka z imenom Instructable: https://www.instructables.com/id/Felt -Microbit-Nam …

Zaloge

2x BBC mikro: bit

Robot, ki deluje z BBC micro: bit (glej razlago zgoraj)

krmilna ročica: bitni krmilnik (našega smo dobili od Cool Components)

1. korak: Nastavitev robota

Imate nekaj možnosti za pisanje kode MicroPython za vaš micro: bit:

• Mu, ki ga lahko prenesete in namestite tukaj:
• Spletni urejevalnik, ki ga najdete tukaj:

Ta navodila predvidevajo, da uporabljate Mu

Odprite Mu in priključite mikro: bit v računalnik. Mu mora prepoznati, da uporabljate micro: bit, in izberite način: micro: bit, če pa ne, ga spremenite ročno.

Pridobite kopijo preskusne kode motorja robota od tukaj:

Če niste vajeni Github -a, je lahko neintuitiven! Dva preprosta načina za pridobitev te kode sta:

1. Shranite datoteko Raw v računalnik in jo nato naložite v Mu:
2. Kopirajte in prilepite vso podano kodo v novo datoteko v Mu.

Zdaj kliknite gumb 'Flash' v orodni vrstici Mu, da pošljete svojo novo kodo v micro: bit.

To ne bo delovalo, če ni priključen micro: bit

Rumena lučka na zadnji strani mikro: bita bo začela utripati. Ko je končana, je bila vaša koda prenesena.

NASTAVITEV SMERI MOTORJA

Ta program bo vklopil motorje v različnih smereh, ko pritisnete gumb 'A' na micro: bit.

Kaj želite, da se zgodi:

• Ko se prikaže 'A', levi motor naprej
• Ko se prikaže 'B', motor zapustite nazaj
• Ko se prikaže 'C', desno motor naprej
• Ko se prikaže 'D', motor obrnite nazaj

Verjetno ne bo tako, saj je odvisno od tega, kako ste ožičili svojega robota!

Na vrhu kode boste našli seznam spremenljivk, ki določajo, kateri pin na micro: bit nadzoruje smer motorja.

Če uporabljate enega od naših robotov (datotek), zamenjajte imena spremenljivk, da se bo robot premikal v pravilnih smereh:

Če uporabljate svojega robota, pred urejanjem kode preverite, na katere zatiče je priključen gonilnik motorja.

TESTIRANJE POGONA

Zdaj preverite, kako deluje vaš robot, tako da preskusno kodo v glavni zanki zamenjate z neko lastno kodo.

Robotu poveste, naj vozi, tako da pokličete funkcijo drive (). Za to sta potrebna dva argumenta - vrednost za levi motor in vrednost za desne motorje, med 0 (izklopljeno) in 1023 (največja hitrost).

Če na primer pokličete pogon (500, 500), obema motorjema poveste, naj se vklopijo v smeri naprej s približno polovico hitrosti.

Preizkusite nekaj možnosti, da začutite, kako naravnost vozi in kako dobro se obrača.

Namig: preskusi motorja so bili tako v zanki True kot v stavku if - motorji se ne bodo obračali, dokler ne pritisnete gumba A na micro: bit, in vedno preverja, ali ste pritisnili gumb A.

Namig: motorji se ne bodo ugasnili, dokler jim tega ne poveste! Vedno bodo nadaljevali s svojim zadnjim navodilom.

NEOBVEZNO: IZBOLJŠANJE VOŽNJE PO RAVNI LINIJI

Če vaš robot ne vozi po ravni črti, se lahko eden od vaših motorjev vrti hitreje od drugega.

Ko preverite, ali nič fizično ne preprečuje prostega obračanja kolesa, lahko kodo spremenite v pogonski funkciji, da zmanjšate hitrost hitrejšega motorja.

Pomaknite se navzgor, da poiščete definicijo pogonske funkcije, in poglejte zgornja dva navodila:

def pogon (L, R):

# Spodaj je prilagoditev za odpravljanje odstopanj hitrosti motorja L = int (L*1) R = int (R*1)

Ti dve vrstici trenutno imata vrednost L in R, ju pomnožite z 1, nato pa se prepričajte, da sta še vedno cela števila (int).

Na primer, če je vaš levi motor hitrejši, spremenite *1 v vrstici na *0,9 in preverite, ali to izboljša stvari.

Ne boste mogli biti popolni, vendar se lahko prilagajate, dokler se ne zapelje naravnost.

NASTAVITEV RADIJA

Zdaj nastavite radio tako, da na vrh kode dodate naslednje vrstice:

uvoz radia

radio.config (kanal = 7, skupina = 0, čakalna vrsta = 1) radio.on ()

Tako bo vaš robot prejel navodila od drugega mikro: bita, trenutno pa bo prejel navodila od katerega koli drugega mikro: bita.

To je zato, ker sta kanal 7 in skupina 0 privzeta kanala.

Spremenite te številke in izberite kanal med 0-82 in skupino med 0-255. Zdaj bo vaš micro: bit prejemal navodila le od drugih z enakimi konfiguracijskimi informacijami.

čakalna vrsta = 1 pomeni, da bo micro: bit hranil samo eno dohodno sporočilo hkrati - to daje nekoliko hitrejši odzivni čas od privzetega, kar je 3.

Zdaj morate urediti kodo glavne zanke, da namesto izvajanja navodil, ko pritisnete gumb, počakate na dohodno radijsko sporočilo in se ustrezno odzovete.

Preizkusite naslednjo kodo (ne bo naredila ničesar, dokler v 2. koraku ne nastavite krmilne palice):

medtem ko je res:

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

2. korak: Nastavitev igralne palice

Odklopite mikro: bit svojega robota in namesto tega priključite mikro: bit krmilne palice

Pridobite kopijo kode za nastavitev igralne palice od tukaj:

Nastavite radio z isto konfiguracijo (številka kanala in skupine) kot za robota - to bo omogočilo medsebojno komunikacijo.

Na koncu programa zaženite glavno zanko:

medtem ko je res:

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

Ta koda še ne uporablja krmilne palice: bit. Za pošiljanje sporočila uporablja gumb A na micro: bit.

Prepričajte se, da imata vaš robot in krmilnik micro: bitov moč, nato pritisnite gumb, da pošljete sporočilo.

Če je sporočilo uspešno prejeto in se vaš robot premakne … bravo! Končali ste z navodili za nastavitev.

NAMIGI za odpravljanje težav

Če na krmilniku micro: bit … dobite sporočilo o napaki … odpravite napako v kodi krmilnika

Če na robotu micro: bit dobite sporočilo o napaki … je bilo vaše radijsko sporočilo uspešno poslano! Toda robot tega ne more razumeti, zato preverite, ali se je poslano sporočilo in sporočilo, ki ste mu ga povedali, naj posluša.

Če se sploh nič ne zgodi

• Poskrbite, da ste vsakemu micro: bitu pripisali pravilno kodo - zlahka je pomotoma utripati napačno!
• Poskrbite, da se vaše številke kanalov in skupin ujemajo na vsakem mikro: bitu

3. korak: Preverjanje vrednosti igralne palice

Naslednjih nekaj korakov je uporaba kode krmilnika

Preden lahko uporabite krmilno palčko na krmilniku, morate vedeti, kakšne vrednosti dobite, ko pritisnete palico.

Zamenjajte svojo glavno zanko z naslednjo kodo:

medtem ko je res:

joystick = joystick_push () tiskanje (joystick) spanje (500)

To kodo utripajte v svoj micro: bit, nato kliknite gumb REPL v orodni vrstici Mu. S tem se odpre terminal na dnu urejevalnika, ki vam v realnem času omogoča povezavo do micro: bita.

To ne bo delovalo, če ni priključen micro: bit

Ko je REPL odprt, pritisnite gumb za ponastavitev na zadnji strani mikro: bita.

Videti bi morali, da nekatere vrednosti na zaslon natisnejo:

Potisnite palico krmilne palice in poglejte, kaj se zgodi s številkami.

Zapišite si vrednosti, ki so podane, ko je krmilna palica v sredinskem položaju - v mojem primeru (518, 523).

Znova kliknite gumb REPL na Mujevi orodni vrstici, da ga zaprete - ne boste mogli utripati nove kode v micro: bit, ko je odprta.

4. korak: Prilagodite spremenljivki X in Y

Želite spremeniti vrednosti, ki jih daje funkcija krmilne palice, tako da:

• v središču je nič
• navzgor je pozitivno
• dol je negativen.

To se ujema z navodili, ki jih potrebuje robot - pozitivno število za vožnjo naprej in negativno število za vožnjo nazaj.

Poglejte številke, ki ste jih dobili v zadnjem koraku. Prva številka je x, druga številka pa y.

Uredite definicijo joystick_push (), ki je že v programu, tako da zmanjšate vrednosti iz izvirnika:

def joystick_push ():

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

Uporabite svoje številke, morda se razlikujejo od mojih

Utripite svojo novo kodo, odprite REPL, pritisnite gumb za ponastavitev micro: bit in preverite svoje vrednosti.

Ali dobivate (0, 0)?

5. korak: Pretvorite X in Y v vrednosti za levi in desni motor

Trenutno ta krmilna palica ne bo zelo uporabna za vožnjo robota. Če potisnete naprej, boste dobili vrednost, kot je (0, 500).

Če bi robotu dali te številke, bi vklopil desni motor, ne pa tudi levega, kar pa ne želite, da se zgodi!

Ta diagram prikazuje, kaj se zgodi z vrednostmi x in y, ko premaknete krmilno palčko, in kaj želimo, da robot naredi, ko premaknete krmilno palčko.

Za mešanje vrednosti x in y morate uporabiti nekaj matematike, da dobite nekaj bolj uporabnega.

n

MATEM

Začnimo s pritiskom na krmilno palčko do konca naprej.

Primer vrednosti, ki jih lahko dobite, je:

x = 0

y = 500

Če želite robotu pomagati, želite pridobiti vrednosti, kot so:

levo = 500

desno = 500

Poskusimo na različne načine dodati x in y, da vidimo, kakšne številke dobimo:

x + y = 0 + 500 = 500

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

Zdaj pa poglejmo, kaj se zgodi, če krmilno palčko potisnemo do konca v desno.

Primer vrednosti, ki jih lahko dobite, je:

x = 500

y = 0

Če želite, da robot zavije desno, želite, da levi motor pelje naprej, desni pa nazaj:

levo = 500

desno = -500

Poskusimo še enkrat našo formulo:

x + y = 500 + 0 = 500

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

Primerjajte dva niza formul, da ugotovite, katera možnost vam bo dala pravilno levo vrednost in katera možnost vam bo dala pravo vrednost.

Poskusite z nekaterimi vrednostmi, ki jih dobite iz lastne krmilne palice, da se prepričate, da formula, ki jo izberete, ves čas deluje.

n

RAZŠIRITEV FUNKCIJE JOYSTICK

Razširite in uredite funkcijo krmilne palice, da naredite dve novi spremenljivki za levo in desno in da vrnete te vrednosti namesto x in y:

def joystick_push ():

x = pin0.read_analog () - 518 y = pin1.read_analog () - 523 levo = desno = vrnitev levo, desno

Utripite svojo novo kodo, odprite REPL, pritisnite gumb za ponastavitev micro: bit in preverite svoje vrednosti.

Ali dobivate vrednote, ki jih pričakujete?

Če potrebujete dodatno pomoč, si oglejte naš primer kode tukaj:

6. korak: Pošiljanje vrednosti kot radijskih sporočil

Zdaj imate pripravljene nekaj vrednosti, ki jih lahko pošljete svojemu robotu.

Uredite svojo glavno zanko, tako da preveri vrednosti krmilne palice, nato pa jih namesto da natisne vrednosti, pripravi za pošiljanje kot radijsko sporočilo.

medtem ko je res:

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

To dejansko še ne bo poslalo sporočila!

Kaj se dogaja v tej novi vrstici kode?

• krmilna palica [0] pomeni prvi del informacij, ki pride iz funkcije krmilne palice (levo)
• krmilna palica [1] je naslednji del informacij (desno)
• str () pretvori obe številki v nizni format (besedilo namesto številk) - to je potrebno za pošiljanje informacij po radiu.

Navajeni boste, da oznaka + pomeni dodajanje - lahko tako sešteje številke in poveže nize, kar pomeni, da zlepi oba dela podatkov skupaj.

Primer:

150 + 100 = 250

str (150) + str (100) = 150100

Tako bo združevanje vaše leve in desne vrednosti držalo skupaj.

Če želite vsiliti ločitev med dvema bitoma informacij (tako da robot ve, da gre za dva bita informacij), povežite dodaten niz med njimi z uporabo "". Govorne oznake okoli presledka pomenijo, da je to že niz.

Nazadnje razširite svojo kodo, da pošljete novo ustvarjeno sporočilo po radiu:

radio.send (sporočilo)

spanje (10)

Spanje upočasni pošiljanje sporočil, tako da sprejemni micro: bit ne bo preobremenjen s preveč informacijami!

To kodo prenesite v krmilnik micro: bit in odpravite napake, preden nadaljujete na naslednji korak

7. korak: Prejemanje sporočil na vašem robotu

Vrnite se na kodo robota od začetka - ne pozabite izklopiti krmilnika micro: bit, da ne boste pomotoma utripali kode robota

Pomaknite se navzdol do glavne zanke - odstranite preskusno kodo in namesto tega dodajte to:

medtem ko je res:

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

To nastavi spremenljivko, enako vhodnemu sporočilu, in natisne sporočilo v REPL - da preveri, ali sporočila prihajajo po pričakovanjih.

Utripite svojo novo kodo, povezano z REPL, nato pritisnite krmilno palčko.

Moral bi dobiti nekaj takega:

NAMIGI za odpravljanje težav

Če na krmilniku micro: bit … dobite sporočilo o napaki … odpravite napako v kodi krmilnika

Če na robotu micro: bit dobite sporočilo o napaki … je bilo vaše radijsko sporočilo uspešno poslano! Toda robot tega ne more razumeti, zato preverite, ali se je sporočilo, ki ste ga poslali, in sporočilo, ki ste mu povedali, naj posluša za ujemanje.

Če se sploh ne zgodi nič

• Poskrbite, da ste vsakemu micro: bitu pripisali pravilno kodo - zlahka je pomotoma utripati napačno!
• Poskrbite, da se vaše številke kanalov in skupin ujemajo na vsakem mikro: bitu

8. korak: Uporaba dohodnih sporočil za krmiljenje motorjev robota

Zdaj po radiu prejemate dve številki kot niz.

To sporočilo morate razdeliti na dva niza, nato pa nize znova pretvoriti v številke in to prenesti v funkcijo pogona. Veliko se dogaja naenkrat!

Preden to storite, morate preveriti, ali je sporočilo, ki ga prejemate, v pravilni obliki.

Če ne pošiljate nobenih sporočil, boste namesto tega prejeli 'Brez'. Če poskusite to razdeliti, boste dobili sporočilo o napaki.

medtem ko je res:

sporočilo = radio.receive (), če sporočilo ni nič: message = message.split () pogon (int (sporočilo [0]), int (sporočilo [1]))

Kaj se dogaja tukaj?

• Nova koda se bo zagnala, če je sporočilo kaj drugega kot 'Brez'.
• message.split () preveri presledek v sporočilu (ki smo ga dodali v zadnjem koraku) in ga uporabi za razdelitev sporočila na dva dela.
• int (sporočilo [0]), int (sporočilo [1]) naredi nasprotno od tistega, kar smo storili v prejšnjem koraku - dobi vsak podatek posebej in ga pretvori v celo število (celo število).
• int (sporočilo [0]) se uporablja kot vrednost za levi motor v pogonski funkciji, int (sporočilo [1]) pa kot vrednost za desni motor.

Preverite, ali deluje - ali se motorji obračajo, ko pritisnete krmilno palčko?

Če ne - čas je za nekaj odpravljanja napak!

Če da, fantastično! Imate delujočega robota za daljinsko upravljanje!

Preden nadaljujete z naslednjim korakom, preživite nekaj časa s svojim robotom. Ali vozi tako, kot pričakujete?

Naslednji koraki vam bodo pokazali, kako z gumbi na krmilni palici dodati dodatne funkcije svojemu robotu

Če želite do sedaj videti našo različico te kode:

• Robot:
• Krmilnik:

9. korak: Uporaba gumbov - prejemanje dodatnih sporočil

Trenutno bo vaša koda poskušala razdeliti vsako sporočilo, ki ni nič. To pomeni, da boste prejeli na primer sporočilo o napaki.

Če želite, da vaš micro: bit interpretira druga sporočila, bo moral najprej preveriti vsako pričakovano sporočilo, nato pa ga razdeliti le, če mu ni bilo naročeno, naj z njim stori kaj drugega.

Kodo razširite tako:

če sporočilo ni nič:

če je sporočilo == 'zdravo': display.show (Image. HAPPY) elif message == 'duck': display.show (Image. DUCK) else: message = message.split () pogon (int (sporočilo [0]), int (sporočilo [1]))

Najprej bo preveril, ali je prejel sporočilo "zdravo". Če je, se prikaže vesela slika, nato se vrnite na vrh zanke in preverite naslednje sporočilo.

Če sporočilo ni zdravo, bo nato preverilo, ali je sporočilo "raca".

Če sporočilo ni raca "zdravo" ALI ", bo naredilo zadnje na seznamu, ki bo sporočilo razdelilo in vklopilo motorje. Ne bo poskušalo razdeliti sporočila, če je prejelo "zdravo" ali "raca", kar pomeni, da ne boste dobili sporočila o napaki iz katerega koli od teh dveh sporočil.

Dvojni znak enako je pomemben - pomeni "je enako" v primerjavi z enim samim znakom enakega, ki nekaj nastavlja (torej sporočilo = "zdravo" pomeni, da spremenljivko nastavljamo na "zdravo", sporočilo == "zdravo" pomeni, da sprašujemo, ali je sporočilo enako "zdravo").

Za zdaj poskusite z dvema možnostma, da ga preizkusite - pozneje lahko dodate poljubno število drugih sporočil.

Povezava do delovne kode:

10. korak: Pošiljanje dodatnih sporočil z gumbi na krmilniku

Odklopite mikro: bit svojega robota in namesto tega priključite mikro: bit krmilne palice

Za urejanje se vrnite na kodo krmilnika.

Podobno kot koda robota želimo, da krmilnik pred pošiljanjem vrednosti krmilne palice preveri, ali poskušate poslati še kakšno sporočilo.

Na vrhu zanke še vedno želimo, da preveri trenutne vrednosti krmilne palice, želimo pa tudi, da preveri, ali je trenutno pritisnjen gumb:

medtem ko je res:

joystick = joystick_push () gumb = button_press ()

button_press () vrne vrednost A, B, C, D, E ali F, odvisno od tega, kateri gumb je trenutno pritisnjen (če nič ne pritisnete, vrne nič).

Zdaj lahko podamo izjavo if-elif-else, kot smo to storili za kodo robota-z uporabo dveh gumbov in pošiljanjem vrednosti krmilne palice, če noben gumb ni pritisnjen.

če je gumb == 'A':

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

Ko pritisnete gumb, pošljite eno od sporočil, ki ste jih v prejšnjem koraku povedali robotu.

Sporočilo bo poslano vsakič, ko pritisnete gumb, računalniki pa so veliko hitrejši od ljudi! Tako lahko sporočilo pošlje velikokrat, preden vam uspe odstraniti prst z gumba.

Spanje po pošiljanju sporočila se upočasni, tako da gumb ne bo ponovno preveril tako hitro - poskusite vnesti nekaj številk, da dobite popoln čas za vas - prepočasi in tudi ne bo odziven hitro in vaš robot bo prejel toliko sporočil o gumbih, da se morda ne bo več odzival na krmilno palčko!

Ali dela?

Če dobivate sporočila o napakah, dobro premislite, kaj ste pravkar spremenili in kaj se dogaja.

Če pri pritisku na gumb na krmilniku dobite napako pri robotu - veste, da sporočilo prihaja, vendar robota zmede. Preverite, ali sta sporočilo, ki ste ga poslali, in sporočilo, ki ste ga povedali robotu, naj išče.

Povezava do delovne kode:

11. korak: Naslednji koraki

Zdaj imate znanje, ki ga potrebujete za delo z motorji vašega robota in s krmilno palčko: bitnim krmilnikom

Uporabite to znanje za izboljšanje obeh programov in si jih naredite sami. Nekaj idej spodaj!

Na krmilniku imate šest gumbov! Kaj želite, da storijo?

• Kaj pa programiranje plesne rutine, ki jo bo vaš robot izvedel po ukazu? Napišite algoritem ukazov drive (), ločenih z ukazi sleep ()!
• Ali želite spremeniti smer, v katero se robot premika, da bo lahko vozil na glavo? Pomislite na vrednosti x in y na krmilni palici. Kaj predstavljajo in kako z njimi lahko manipulirate?
• Ali ima vaš robot (ali bi ga lahko dodal!) Dodatne funkcije, kot so LED, zvočnik ali senzorji?

Ideje za izboljšanje kode

• Ali lahko svojemu robotu pomagate pri obvladovanju neznanih sporočil s pomočjo kode try/except?
• Matematika, uporabljena za izračun leve in desne vrednosti iz krmilne palice, nam ne daje celotnega obsega vrednosti (pogon robota lahko sprejme številko do 1023). Ali lahko uredite to kodo, da dobite boljši razpon?
• Obstajajo še drugi načini mešanja vrednosti krmilne palice - ali lahko izberete boljši način za to?