Transformando seu Roomba em um Mars Rover: 5 etapas

2024 Autor: John Day | [email protected]. Última modificação: 2024-01-30 11:35

Etapa 1: Reúna seus materiais

Para concluir este projeto, você precisará reunir os seguintes materiais:

1 robô Roomba

1 Kit Raspberry Pi

1 câmera de vídeo

Acesso ao MATLAB

Etapa 2: Baixe as caixas de ferramentas do Roomba para MATLAB

Execute o código a seguir para instalar as caixas de ferramentas necessárias para concluir este projeto.

function roombaInstall

clc;

% lista de arquivos para instalar

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

% local de onde instalar

options = weboptions ('CertificateFilename', ''); % dizem para ignorar os requisitos do certificado

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

dlgTitle = 'Instalação / atualização do Roomba';

% exibir objetivo e obter confirmação

prompt = {

'Este programa irá baixar estes arquivos EF 230 Roomba:'

''

strjoin (arquivos, '')

''

'para esta pasta:'

''

CD

''

'Você quer continuar? '

};

bip;

yn = questdlg (prompt,…

dlgTitle, …

'Sim', 'Não', 'Sim');

if ~ strcmp (yn, 'Sim'), retorna; fim

% obtém a lista de arquivos que existem

existing_files = files (cellfun (@exist, files)> 0);

if ~ isempty (existing_files)

% certifique-se de que está tudo bem para substituí-los

prompt = {'Você está substituindo este (s) arquivo (s):'

''

strjoin (existing_files, '')

''

'OK para substituir?'

};

bip;

yn = questdlg (prompt,…

dlgTitle, …

'Sim', 'Não', 'Sim');

if ~ strcmp (yn, 'Sim'), retorna; fim

fim

% baixe os arquivos

cnt = 0;

para i = 1: comprimento (arquivos)

f = arquivos {i};

disp (['Baixando' f]);

Experimente

url = [servidor f];

websave (f, url, opções); % opções adicionadas para evitar erros de segurança

cnt = cnt + 1;

pegar

disp (['Erro ao baixar' f]);

dummy = [f '.html'];

se existir (fictício, 'arquivo') == 2

deletar (fictício)

fim

fim

fim

if cnt == length (arquivos)

msg = 'Instalação bem sucedida';

waitfor (msgbox (msg, dlgTitle));

outro

msg = 'Erro de instalação - veja a janela de comando para detalhes';

waitfor (errordlg (msg, dlgTitle));

fim

fim% roombaInstall

Etapa 3: conecte-se ao seu Roomba

Agora é hora de se conectar ao seu Roomba usando wi-fi. Usando 2 dedos, pressione os botões Dock e Spot simultaneamente para ligar ou redefinir o Roomba. Em seguida, execute o código r = roomba (# do seu Roomba) na janela de comando do MATLAB para se conectar ao seu robô. Depois de executar esse comando, seu Roomba deve estar pronto para funcionar.

Etapa 4: escolha como deseja controlar seu Roomba

Existem duas maneiras de controlar o Roomba: de forma autônoma ou usando um smartphone como controlador.

Se você optar por dirigir o Roomba de forma autônoma, precisará usar os três sensores integrados: sensores de penhasco, sensores de colisão e sensores de luz.

Para usar um smartphone, primeiro você precisa conectar seu smartphone ao computador seguindo as etapas abaixo.

NOTA: Seu computador e smartphone precisam estar na mesma rede WiFi para se conectar corretamente!

1. Baixe o aplicativo MATLAB da loja de aplicativos em seu dispositivo.

2. Digite "conector ligado" na janela de comando e defina uma senha que precisará ser inserida em ambos os dispositivos.

3. Depois de fazer isso, o MATLAB fornecerá o endereço IP do seu computador. Você precisa ir para a página de configurações no aplicativo MATLAB em seu smartphone e adicionar um computador usando o endereço IP fornecido e a senha que você digitou anteriormente.

4. Na janela de comando em seu computador, digite o código m = mobiledev e isso deve inicializar seu smartphone como um controlador para seu Roomba.

5. Seu computador e smartphone devem estar prontos agora.

Etapa 5: conduza seu Roomba

Agora que você tem todas as ferramentas necessárias para criar seu Mars Rover, está pronto para criar seu próprio código. Anexamos um código de exemplo abaixo para a direção autônoma e a direção controlada por smartphone.

Direção Autônoma

função Explore_modified (r)

% argumentos de entrada: 1 objeto roomba, r

% argumentos de saída: nenhum

%Descrição:

A função% utiliza um loop while infinito para permitir a autonomia

% exploração dos arredores do bot.

%

% funciton também fornece instruções para o roomba sobre o que fazer em

% nas seguintes situações: Roda (s) perde (m) contato com o solo, um

% objeto é detectado na frente ou para qualquer lado do bot, e um

% queda repentina é detectada na frente ou em qualquer um dos lados do bot.

%

% instruções típicas incluem comandos de movimento destinados a maximizar

% exploração ou evita um perigo detectado e comandos para se comunicar

% de informações sobre as descobertas dos bots (fotos), posição (gráfico), % e estado (aviso ocioso) com o usuário via matlab e / ou e-mail. Diversos

% comandos de som são adicionados para diversão.

% configurar recursos de e-mail

mail = '[email protected]';

senha = 'EF230Roomba';

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

setpref ('Internet', 'E_mail', mail);

setpref ('Internet', 'SMTP_Username', mail);

setpref ('Internet', 'SMTP_Password', senha);

props = java.lang. System.getProperties;

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

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

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;

reflect_datum = 2700; % definir o valor de referência dos sensores de penhasco

lightBumper_datum = 200; % definir valor de referência de sensores de pára-choques leves

pos = [0, 0]; % variável para armazenamento de posição com datum inicializado

ângulo = 0; % definido ângulo de referência

netangle = 0; % deslocamento do ângulo líquido

i = 2; % iterator para adicionar linhas para posicionar a variável de armazenamento

dist = 0;

r.setDriveVelocity (v, v); % iniciar o roomba avançando

enquanto verdadeiro

Cliff = r.getCliffSensors;

Bump = r.getBumpers;

Light = r.getLightBumpers;

RandAngle = randi ([20, 60], 1); % gera 1 ângulo aleatório entre 20 e 60 graus. Usado para evitar que o bot fique preso em um loop

% O que fazer se uma ou mais rodas perder o contato com o solo:

% pare o movimento, envie um e-mail de aviso com a imagem dos arredores, % e pergunte ao usuário se deve prosseguir ou esperar por ajuda

if Bump.rightWheelDrop == 1 || Bump.leftWheelDrop == 1

r.stop

dist = r.getDistance;

pos (i, 1) = pos (i-1, 1) + dist * sind (netangle); % get x coordinate

pos (i, 2) = pos (i-1, 2) + dist * cosd (netangle); % obter a coordenada y

i = i + 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, 'stick.png');

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

imfile = 'preso.png';

posição = savepos (pos);

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

sendmail (mail, 'HELP!', 'Estou encalhado em um penhasco!', {imfile, posição})

list = {'Continuar', 'Parar'};

idx = menu ('O que devo fazer?', lista);

se idx == 2

pausa

fim

% O que fazer se um objeto for detectado na frente do bot:

% pare, volte, tire uma foto, alerte o usuário sobre a descoberta

% via e-mail, gire 90 graus e continue explorando

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 (netangle); % get x coordinate

pos (i, 2) = pos (i-1, 2) + dist * cosd (netangle); % obter a coordenada y

i = i + 1;

r.moveDistance (-. 125);

dist = r.getDistance;

pos (i, 1) = pos (i-1, 1) + dist * sind (netangle); % get x coordinate

pos (i, 2) = pos (i-1, 2) + dist * cosd (netangle); % obter a coordenada y

i = i + 1;

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

img = r.getImage;

imwrite (img, 'FrontBump.png')

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

imfile = 'FrontBump.png';

posição = savepos (pos);

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

sendmail (mail, 'Alerta!', 'Encontrei algo!', {imfile, posição})

ângulo = 90;

rede = rede + ângulo;

r.turnAngle (ângulo);

r.setDriveVelocity (v, v);

% O que fazer se o objeto for detectado à esquerda do bot:

% pare, vire em direção ao objeto, recue, tire uma foto, alerta

% usuário de descoberta via e-mail, vire 90 graus e continue explorando

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 (netangle); % get x coordinate

pos (i, 2) = pos (i-1, 2) + dist * cosd (netangle); % obter a coordenada y

i = i + 1;

ângulo = 30;

rede = rede + ângulo;

r.turnAngle (ângulo);

r.moveDistance (-. 125);

dist = r.getDistance;

pos (i, 1) = pos (i-1, 1) + dist * sind (netangle); % get x coordinate

pos (i, 2) = pos (i-1, 2) + dist * cosd (netangle); % obter a coordenada y

i = i + 1;

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

img = r.getImage;

imwrite (img, 'LeftBump.png')

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

imfile = 'LeftBump.png';

posição = savepos (pos);

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

sendmail (mail, 'Alerta!', 'Encontrei algo!', {imfile, posição})

ângulo = -90;

rede = rede + ângulo;

r.turnAngle (ângulo);

r.setDriveVelocity (v, v);

% O que fazer se o objeto for detectado à direita do bot:

% pare, vire em direção ao objeto, recue, tire uma foto, alerta

% usuário de descoberta via e-mail, vire 90 graus e continue explorando

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 (netangle); % get x coordinate

pos (i, 2) = pos (i-1, 2) + dist * cosd (netangle); % obter a coordenada y

i = i + 1;

ângulo = -30;

rede = rede + ângulo;

r.turnAngle (ângulo);

r.moveDistance (-. 125);

dist = r.getDistance;

pos (i, 1) = pos (i-1, 1) + dist * sind (netangle); % get x coordinate

pos (i, 2) = pos (i-1, 2) + dist * cosd (netangle); % obter a coordenada y

i = i + 1;

pausa (1,5);

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

img = r.getImage;

imwrite (img, 'RightBump.png')

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

imfile = 'RightBump.png';

posição = savepos (pos);

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

sendmail (mail, 'Alerta!', 'Encontrei algo!', {imfile, posição});

ângulo = 90;

rede = rede + ângulo;

r.turnAngle (ângulo);

r.setDriveVelocity (v, v);

% O que fazer se o penhasco for detectado à esquerda do bot:

% pare, mova para trás, vire à direita, continue explorando

elseif Cliff.left <reflect_datum || Cliff.leftFront <reflect_datum

r.stop;

dist = r.getDistance;

pos (i, 1) = pos (i-1, 1) + dist * sind (netangle); % get x coordinate

pos (i, 2) = pos (i-1, 2) + dist * cosd (netangle); % obter a coordenada y

i = i + 1;

r.moveDistance (-. 125);

dist = r.getDistance;

pos (i, 1) = pos (i-1, 1) + dist * sind (netangle); % get x coordinate

pos (i, 2) = pos (i-1, 2) + dist * cosd (netangle); % obter a coordenada y

i = i + 1;

ângulo = -RandAngle;

rede = rede + ângulo;

r.turnAngle (ângulo);

r.setDriveVelocity (v, v);

% O que fazer se o penhasco for detectado à direita do bot:

% pare, mova para trás, vire à esquerda, continue explorando

elseif Cliff.right <reflect_datum || Cliff.rightFront <reflect_datum

r.stop;

dist = r.getDistance;

pos (i, 1) = dist * sind (ângulo); % get x coordinate

pos (i, 2) = dist * cosd (ângulo); % obter a coordenada y

i = i + 1;

r.moveDistance (-. 125);

ângulo = Ângulo Rand;

rede = rede + ângulo;

r.turnAngle (ângulo);

r.setDriveVelocity (v, v);

fim

fim

Controlador de smartphone

Opções = {'Autônomo', 'Controle Manual'}

Prompt = menu ('Como você gostaria de controlar o rover?', Opções)

m = mobiledev

r = roomba (19)

se Prompt == 1

Explorador)

outro

enquanto verdadeiro

pausa (.5)

PhoneData = m. Orientation;

Azi = PhoneData (1);

Pitch = PhoneData (2);

Lado = PhoneData (3);

se lado> 130 || Lado <-130% se o telefone estiver virado para baixo, interromper o roomba e sair do loop

r.stop

r.bipe ('C, C, C, C')

pausa

elseif Side> 25 && Side <40% se o telefone for virado de lado entre 25 e 40 graus, vire à esquerda 5 graus

r.turnAngle (-5);

elseif Side> 40% se o telefone for virado de lado por mais de 40 graus, vire à esquerda 45 graus

r.turnAngle (-45)

elseif Side-40% se o telefone for virado de lado entre -25 e -40 graus, vire à direita 5 graus

r.turnAngle (5);

elseif Side <-40% se o telefone for virado para o lado menos de -40 graus, vire à esquerda 45 graus

r.turnAngle (45)

fim

% Se o telefone for segurado perto da vertical, pegue uma imagem e plote-a

se Pitch <-60 && image <= 9

r.beep

img = r.getImage;

subtrama (3, 3, imagem)

imshow (img)

fim

% movem para frente e para trás com base na orientação frontal e traseira

se o pitch> 15 && Pitch <35% se o pitch entre 15 e 35 graus, avance uma curta distância

% obtém dados de bumper leves antes de mover

litBump = r.getLightBumpers;

if litBump.leftFront> 500 || litBump.leftCenter> 500 || litBump.rightCenter> 500 || litBump.rightFront> 500% se algo estiver na frente do roomba e irá bater se mover para frente, fazer barulho e exibir uma mensagem

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

else% move

r.moveDistance (0,03);

% Obtenha dados do bumper depois de mover

Bump = r.getBumpers;

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

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

r.moveDistance (-. 01)

fim

% obtém dados do sensor de penhasco

Cliff = r.getCliffSensors;

se Cliff.esquerdo> 1500 || Cliff.leftFront> 1500 || Cliff.rightFront> 1500 || Cliff.right> 1500% se algo acionar o sensor de penhasco, trate-o como lava e recue

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

r.moveDistance (-. 031)

fim

fim

elseif Pitch> 35% se pitch maior 35 graus mover para frente a uma distância maior

% obtém dados de bumper leves antes de mover

litBump = r.getLightBumpers;

if litBump.leftFront> 15 || litBump.leftCenter> 15 || litBump.rightCenter> 15 || litBump.rightFront> 15% se algo estiver na frente do roomba e irá bater se mover para frente, fazer barulho e exibir uma mensagem

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

else% move

r.moveDistance (.3)

% Obtenha dados do bumper depois de mover

Bump = r.getBumpers;

if Bump.right == 1 || Bump.left == 1 || Bump.front == 1% se você bater em algo, faça um barulho, exiba uma mensagem e faça backup

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

r.moveDistance (-. 01)

fim

% obtém dados do sensor de penhasco após a movimentação

Cliff = r.getCliffSensors;

se Cliff.esquerdo> 1500 || Cliff.leftFront> 1500 || Cliff.rightFront> 1500 || Cliff.right> 1500% se algo acionar o sensor de penhasco, trate-o como lava e recue

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

r.moveDistance (-. 31)

fim

fim

elseif Pitch-35% se pitch entre -15 e -35 graus mover para trás curta distância

r.moveDistance (-. 03);

% obtém dados do sensor de penhasco após a movimentação

Cliff = r.getCliffSensors;

se Cliff.esquerdo> 1500 || Cliff.leftFront> 1500 || Cliff.rightFront> 1500 || Cliff.right> 1500% se algo acionar o sensor de penhasco, trate-o como lava e faça backup

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

r.moveDistance (.04)

fim

elseif Pitch-60% se o pitch entre -35 e -60 graus mover para trás em uma distância maior

r.moveDistance (-. 3)

% obtém dados do sensor de penhasco após a movimentação

Cliff = r.getCliffSensors;

se Cliff.esquerdo> 1500 || Cliff.leftFront> 1500 || Cliff.rightFront> 1500 || Cliff.right> 1500% se algo acionar o sensor de penhasco, trate-o como lava e recue

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

r.moveDistance (.31)

fim

fim

fim

fim