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迹APP的视觉跟随小车端实现【向pz_cloud致敬】

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  • TA的每日心情
    开心
    2019-7-17 13:13
  • 签到天数: 264 天

    [LV.8]以坛为家I

    发表于 2017-2-27 23:46 | 显示全部楼层 |阅读模式
    本帖最后由 沧海笑1122 于 2017-2-27 23:48 编辑

    项目:迹APP的视觉跟随小车端实现【向pz_cloud致敬】
    基本想法:本届蓝宙赛的获奖作品,迹APP及视觉跟随小车(http://www.arduino.cn/thread-23020-1-1.html)给我留下了很深的印象,用旧安卓手机做视觉传感器,控制小车实现目标跟随。尤其是pz_cloud师兄提到的小车算法:
    [mw_shl_code=c,true]   左轮速度v_left=v_run+v_turn;
       右轮速度v_right=v_run-v_turn;[/mw_shl_code]
    让我不由得想试试。正好近期在测试摩图的MU视觉传感器,也想将这两种视觉传感器实现方式做一个体验上的比对。所以就做了这个小车端的程序和尝试。

    硬件:
    1、安卓手机一部,刷了原生安卓CM11
    2、履带式小车平台:全金属减速电机,是擦窗机器人的拆旧品,配有一块亚克力面板,真的是DIY佳品。电池是7.4V航模电池
    3、主控板(UNO+电机驱动板(L9110S+传感器扩展板,来自为蓝宙altar测试时的硬件。
    4、蓝牙透传模块(蓝宙)
    5、可变电阻一只(4.7K
    6、乐高积木少许,用于做了一个临时手机固定架

    软件想法:
    1、我参考了极客工坊“小学徒”师兄的思路,他的思路是对屏幕区域进行判断,对目标出现的位置分别作出机动策略。我也做了尝试,感觉也不错,有特点。
    但我还是希望严格按照pz_cloud师兄提供的小车算法:即对两只电机分别控制,用屏幕中心坐标作为参考,分别得到小车的左右偏移量以及前后偏移量,控制左右两只电机。
    简单地说,两只电机分别控制,各自遵循各自的控制策略。大大简化了编程。

    2、关于电机调速系数的设定,设置了一只可变电阻,然后在行进中观察系数的变化给小车行为带来的不同,选择一个相对稳定、精确的系数。
    当然,这个系数,仅仅适合你这部手机以及你所使用的小车底盘。如果更换了上述配件,那就必须重新标定。
    我的体会,系数大了,动力会猛、响应迅速,但缺点是小车会扭动,也就是调整中都可能出现过调,然后再回调,就使得小车走之字形前进。
    如果系数过小,动力不足,响应慢,而且对于电机而言,实际上是有调速盲区的,比如我的电机,在PWM=70以下,基本上动不了。
    excle.png
    分享代码,注释得比较多,就不一一解释了。
    [mw_shl_code=cpp,true]/*******************************************
    一个个人小项目,配套APP下载以及相关教程见
    http://pengzhihui.xyz/2016/05/05/trace/
    来自蓝宙赛的参赛项目,“迹”APP,旧手机做视觉传感器,颜色识别、跟随
    http://www.arduino.cn/thread-23020-1-1.html
    (1)2017-02-15
    测试,带蓝牙成功
    (2)2017-02-25
    可变电阻作为系数的输入,开始调试差速履带小车跟随
    严格按照pz_cloud师兄的建议:
          左轮速度v_left=v_run+v_turn;
          右轮速度v_right=v_run-v_turn;
    把v_left,v_right乘以一个系数之后当作pwm赋值给两个电机

    判断条件:
    v_left<-20  正转             v_left>20 反转      除此之外(-20<v_left<20) 停止
    v_right<-20 反转             v_right>20 正转     除此之外(-20<v_right<20) 停止
    构造 car_go()函数

    关于系数的获取,如果系数过大,造成在追踪过程中,小车发生左右摇摆,如果系数过小,则动力不足。
    因此设置了一只可变电阻,获取一个可以在运行中调整的系数,经过比对,选择1.82~1.85作为我这部小车(对应这部手机)的调速系数。
    一旦手机、小车固定,就可以在运行中,去除可变电阻。将系数写入程序即可
    *******************************************/

    #include <TraceApp.h>
    #define analogInPin 4    //用A4作为可变电阻输入
    float sensorValue = 0;    //存储调整系数
    float kc=1.82;//系数定1.82,在调试后确定
    int v_left,v_right,v_run,v_turn; //左右电机以及前进、转向等四个参数
    int x,y;//目标的座标

    //小车部分设置L9110S单机驱动板
    const int  AIA =   3 ; // (pwm) pin 3 connected to pin A-IA  
    const int  AIB =   5 ; // (pwm) pin 5 connected to pin A-IB  
    const int  BIA =   6 ;  // (pwm) pin 6 connected to pin B-IA   
    const int  BIB =   9 ; // (pwm) pin 9 connected to pin B-IB  

    TraceApp obj(Serial, 9600);   //实例化检测对象

    void setup()
    {
      obj.begin();      //初始化,注意:后面不需要再用Serial.begin()!
    }

    void loop()
    {
      obj.routine();    //尽可能让这一句频繁运行
      follow();//调用跟随子程序
       
    }


    void follow(){  //跟随子程序
      obj.routine();//物体识别;尽可能让这一句频繁运行
      if (obj.valid())
      {
         x=obj.getX();//x坐标
         y=obj.getY();//y坐标
       
        v_run=y-170;//根据我的手机情况,计算y偏移差值,也就是前进后退量,此参数需要根据各自手机情况标定,下同
              v_turn=x-135;//根据我的手机情况,计算x偏移差值,也就是转向量
        v_left=  v_run+  v_turn;//合成左电机参数
              v_right= v_run-  v_turn;//合成右电机参数
       // Serial.println(v_right,v_left);//右、左,为了匹配履带电机的右A,左B
        car_go(v_right,v_left);//调用小车控制函数
                  
       }
    }

    float getc(){
    //读取可变电阻值,作为差速系数,在确定后,此段可以注释掉
       sensorValue = analogRead(analogInPin);
       sensorValue += analogRead(analogInPin);
       sensorValue += analogRead(analogInPin);
       sensorValue += analogRead(analogInPin);
       sensorValue += analogRead(analogInPin);
       sensorValue += analogRead(analogInPin);
       sensorValue += analogRead(analogInPin);
       sensorValue += analogRead(analogInPin);
       //show on the Serial Monitor
       Serial.print("kc = ");
       Serial.println(1023/(sensorValue/8));
       return 1023/(sensorValue/8);//返回1023/平均值,则在1023~1之间

    }


      

    //小车控制函数
    void  car_go(int speedA_value,int speedB_value){ //小车的双轮控制程序
    //  以俯视小车,HUB为正向,A为右电机,B为左电机
    //判断B(左)电机行为
       if (speedB_value<-20)
       {
         speedB_value=constrain(int(abs(speedB_value)*getc()),0,255);
         analogWrite(BIA ,   speedB_value); //B电机(左)正转
         analogWrite(BIB ,  0 )  ;
         Serial.print("speedB_value:+");
         Serial.println(speedB_value);
       }
       else
       {
         if (speedB_value>20)
             {
         analogWrite(BIA , 0 ); //B电机(左)反转
         speedB_value=constrain(int(speedB_value*getc()),0,255);
         analogWrite(BIB ,  speedB_value);
         Serial.print("speedB_value:-");
         Serial.println(speedB_value);
         

             }
             else
             {//停转
               analogWrite(BIA ,  0);
         analogWrite(BIB ,  0);
             }
       }
    //判断A(右)电机行为
       if (speedA_value<-20)
       {
         analogWrite(AIA , 0 ); //A电机(右)反转
         speedA_value=constrain(int(abs(speedA_value)*getc()),0,255);
         analogWrite(AIB , speedA_value);
         Serial.print("speedA_value:+");
         Serial.println(speedA_value);

       }
       else
       {
         if (speedA_value>20)
             {
         speedA_value=constrain(int(speedA_value*getc()),0,255);
         analogWrite(AIA ,   speedA_value); //A电机(右)正转
         analogWrite(AIB ,  0 )  ;
         Serial.print("speedA_value:-");
         Serial.println(speedA_value);


             }
             else
             {//停转
               analogWrite(AIA ,  0);
         analogWrite(AIB ,  0);            
             }
       }
    }


    [/mw_shl_code]
    在进行小车跟随行为分析时,对各种目标位置进行了初步分析。屏幕右上角的坐标是0,0
    小车.jpg 笔记.jpg


    视频如下:

    小结:
    按照目标对于屏幕中心的偏移度来计算左右两只电机的速度以及进退,是pz_cloud师兄这个作品小车端重要算法。也让我深受启发,这个小试验是根据这个算法,加上我的理解进行了实践,我也想把这个原理用到MU视觉模块的跟随上。
    从用户体验来说,同样的小车平台和动力,迹APP的视觉捕捉非常稳定,视野宽,景深长,数据稳定。小车反应灵敏迅速。

    在此对pz_cloud师兄的作品致敬,正在我测试跟随小车时,看到了pz_cloud师兄的新作品发布,是人脸表情识别,我也想把这个APP结合arduino玩出点东西来。玩法一定很多。

    感谢极客工坊“小学徒”师兄的帖子,让我参考了不同的思路。
    感谢蓝宙电子的硬件。

  • TA的每日心情
    慵懒
    2017-6-11 21:35
  • 签到天数: 53 天

    [LV.5]常住居民I

    发表于 2017-2-28 00:08 | 显示全部楼层
    厉害,向楼主学习下
  • TA的每日心情
    开心
    2021-1-4 08:50
  • 签到天数: 827 天

    [LV.10]以坛为家III

    发表于 2017-2-28 13:29 | 显示全部楼层
    强大  向楼主学习

    该用户从未签到

    发表于 2017-2-28 13:54 | 显示全部楼层
    很不错的~理解和动手能力都挺强,代码风格也很好,不像我经常懒得注释。。对其他同学很有参考价值
  • TA的每日心情
    开心
    2019-7-17 13:13
  • 签到天数: 264 天

    [LV.8]以坛为家I

     楼主| 发表于 2017-3-1 14:41 | 显示全部楼层
    pz_cloud 发表于 2017-2-28 13:54
    很不错的~理解和动手能力都挺强,代码风格也很好,不像我经常懒得注释。。对其他同学很有参考价值 ...

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