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Le robot MRPiZ en langage C

Un tutoriel pour programmer le robot mobile MRPiZ en langage C.

Lien pour l’API C : https://github.com/macerobotics/MRPiZ/tree/master/Software/C

Les fichiers doivent être placer dans des répertoires:

  • les fichiers .c dans le répertoire sources
  • les fichiers .h dans le répertoire header

 

Exemple n°1 : simple déplacement

Un exemple pour déplacer le robot MRPiZ:

#include "MRPiZ.h"


int main(int argc, char* argv[])
{

  init();

  forward(25);

  sleep(3);

  back(25);

  sleep(3);

  stop();
}

Compilation du fichier :

gcc sources/*.c -I header -o Exemple1

Exécution du programme :

./Exemple1

 

Exemple n°2 : lecture des capteurs laser

Un exemple pour la lecture des 3 capteurs ToF du robot :

#include "MRPiZ.h"


int main(int argc, char* argv[])
{
int p2, p3, p4;
int c=0;

  init();

  for(c=0; c < 10; c++)
  {
    p2 = proxSensor(2);
    p3 = proxSensor(3);
    p4 = proxSensor(4);

    printf("Capteur p1=%d\n", p2);
    printf("Capteur p2=%d\n", p3);
    printf("Capteur p3=%d\n", p4);
  
    sleep(1);
  }
  
}

Exemple n°3 : lecture des encodeurs

Un exemple pour la lecture des 2 encodeurs du robot.

#include "MRPiZ.h"


int main(int argc, char* argv[])
{
int eL, eR;
int c;

  init();

  for(c=0; c < 10; c++)
  {
	  
	forward(30);
	
    eL = encoderLeft();
    eR = encoderRight();

    printf("encoder left=%d\n", eL);
    printf("encoder right=%d\n", eR);

    sleep(1);
  }
  
  stop();

}

 

Fin du tuto !

Robot MRPiZ + capteur de gestes

Une vidéo du robot MRPiZ avec le capteur de gestes 3D Flick:

 

Le programme en langage python:

#!/usr/bin/env python
import sys
from mrpiZ_lib import *
import time
import flicklib
from copy import copy
import subprocess


def message(value):
  print value

@flicklib.move()
def move(x, y, z):
  global xyz
  xyz = [x,y,z]

def main():
  time_PasDetection = 0
  global xyz
  xyz = [0,0,0]
  old_xyz = [0,0,0]
  deplacement_axeX = 0

  print "Exemple"

  while True:
    if old_xyz != xyz:
      deplacement_axeX = xyz[0]
      deplacement_axeY = xyz[1]

    print "X", deplacement_axeX
    print "Y", deplacement_axeY

    if(deplacement_axeX < 0.35):
      print "avancer"
      forward(25)
    if(deplacement_axeX > 0.75):
      print "reculer"
      back(25)
    if((deplacement_axeY > 0.75)and(deplacement_axeX > 0.35)and(deplacement_axeX < 0.75)):
      print "tourner droite"
      turnRight(25)
    if((deplacement_axeY < 0.5)and(deplacement_axeX > 0.35)and(deplacement_axeX < 0.75)):
      print "tourner gauche"
      turnLeft(25)
    time.sleep(0.5)
    #stop()
    else:
      print "pas de detection"
      time_PasDetection = time_PasDetection + 1
    if(time_PasDetection > 5):
      stop()
      time_PasDetection = 0
    old_xyz = copy(xyz)
    time.sleep(0.2)

if __name__ == "__main__":
  main()

MRPiZ – suivie de ligne avec openCV & python

Ce tutorial présente l’implémentation d’un suivi de ligne pour le robot mobile MRPiZ.

Matériel nécessaire

  • Un robot MRPiZ
  • Une caméra compatible, idéalement grand angle.
 

Logiciels nécessaire

  • Python 2.7 (déja installé par défaut),
  • La bibliothèque Python MRPiZ (déja installée par défaut),
  • OpenCV pour python

 

Activation de video4linux

Deux méthodes sont possibles pour accéder à la caméra:

  1. PiCamera: la méthode la plus répandue, mais lente car il est nécessaire de transformer l’image pour la mettre au bon format,
  2. v4l: qui s’interface directement avec OpenCV, c’est la méthode choisie pour ce tutorial.

Il nous faut donc activer v4l:

$ sudo modprobe bcm2835-v4l2

Warning

Cette commande est a effectuer à chaque redémarrage.

 

Le suivi de ligne

Le fichier complet se trouve dans Software/Python/tutorials/line_follower/line.py.

Warning

Utilisez CTRL+C pour arrêter le robot.

Importation des modules

import numpy as np
import cv2
import sys
from mrpiZ_lib import *

Paramétrés globaux

# image size
WIDTH = 640
HEIGHT = 480

# turn coeff
COEFF = 0.05
# base robot speed in straight line
SPEED = 30

Activation de la caméra

Pour améliorer les performances, la résolution est réduite à 640 pixels en largeur et 480 en hauteur.

video_capture = cv2.VideoCapture(0)
video_capture.set(3, WIDTH)
video_capture.set(4, HEIGHT)

Boucle principale

La boucle principale va fonctionner à l’infini, pour l’arrêter il faudra appuyer sur CTRL+C.

try:
    while(True):

Capture de l’image

Première étape, on commence par capturer une image.

# Capture the frames
ret, frame = video_capture.read()

Voici un exemple d’image capturée:

0_init.jpg

Suppression de la partie haute

Pour améliorer les performances, on ne va garder que la partie basse de l’image:

# Crop the image
# Keep the 100 lower pixels
crop_img = frame[379:480, 0:640]

1_crop.jpg

Niveaux de gris

Ensuite on passe l’image en niveaux de gris:

# Convert to grayscale
gray = cv2.cvtColor(crop_img, cv2.COLOR_BGR2GRAY)

2_gray.jpg

Flou

Un filtre afin de rendre flou les lignes de l’image est appliqué, il permet de rendre plus efficace les étapes suivantes:

# Gaussian blur
blur = cv2.GaussianBlur(gray,(5,5),0)

3_blur.jpg

Seuillage

Ensuite on va filtrer les parties claires de l’image pour ne garder les parties noires, pour cela, un filtre de seuillage est appliqué:

# Color thresholding
ret,thresh = cv2.threshold(blur,60,255,cv2.THRESH_BINARY_INV)

4_thresh.jpg

Détection de contours

Ensuite, on va utiliser openCV pour détecter les contours:

# Find the contours of the frame
contours,hierarchy = cv2.findContours(thresh.copy(), 1, cv2.CHAIN_APPROX_NONE)

5_contour.jpg

Extraction du plus gros contour

Il nous faut ensuite extraire la ligne la plus large trouvée afin d’éliminer les fausses détections:

# Find the biggest contour (if detected)
if len(contours) > 0:
    c = max(contours, key=cv2.contourArea)
    M = cv2.moments(c)

    # Skip to avoid div by zero
    if int(M['m00']) == 0:
        continue

Calcul du milieu de la ligne

Une fois les contours de la ligne détectée, on calcul le centre de la ligne, c’est la que l’on veut que le robot aille:

# Get the line center
cx = int(M['m10']/M['m00'])
cy = int(M['m01']/M['m00'])

Contrôle des moteurs

Une correction proportionnelle à la différence entre la position de la ligne et le milieu de l’image est calculée. Les moteurs sont ensuite commandés pour ralentir un des moteurs et accélérer l’autre, ceci afin de faire tourner le robot en direction du centre de la ligne.

delta = COEFF * (cx - 320)
motorRight(0, SPEED - delta)
motorLeft(0, SPEED + delta)

Clavier

Enfin, deux lignes de code permettent d’arrêter le robot quand on appuie sur CTRL+C.

except KeyboardInterrupt:
    stop()

Dessin avec MRduino2 & Blockly

Tutoriel pour faire dessiner le robot MRduino2.

Matériel nécessaire:

  • Un feutre de couleur

 

Dessiner un petit cercle

Un simple programme pour faire un cercle :

  • Le robot tourne sur lui-même vers la droite à une vitesse de 25%.

 

 

Dessiner un grand cercle

Une autre manière de faire un cercle plus grand en utilisant un seul moteur :

Petit exercice,comment dessiner un très grand cercle ?

La réponse :

Dessiner des vagues

Un petit programme Blockly pour dessiner des vagues avec le robot MRduino2:

Dessiner un carré (un peu près !)

Un programme pour dessiner un carré :

 

Fin du tuto, à vous de réaliser vos propres dessins.

 

Configuration Wifi de la carte Pi Zero W

Article pour la configuration de la communication Wifi de la carte Pi Zero W en ligne de commande.

Version Raspian : April 2017 (Raspian Jessie Lite)

  • Ouvrir avec le terminal le fichier wpa_supplicant.conf :
sudo nano /etc/wpa_supplicant/wpa_supplicant.conf
  • Modifier ce fichier comme ci-dessous :
ctrl_interface=DIR=/var/run/wpa_supplicant GROUP=netdev
update_config=1
country=GB

network={
    ssid="YOUR_SSID"
    psk="YOUR_PASSWORD"
    key_mgmt=WPA-PSK
}
  • Enregistrer et redémarrer votre carte Raspberry Pi:
sudo reboot

Programmer MRduino Wireless en Wifi

Le robot MRduino Wireless a la possibilité de transférer le programme du PC vers le robot en communication Wifi.

Le programme

Ce programme permet d’activer le téléversements OTA (Over The Air) sur l’ESP8266 du robot.

  1. Ouvrer l’Arduino IDE et insérer ce programme :

En modifiant :

  • VOTRE_SSID : le nom de votre réseau sans fil.
  • VOTRE_MOT_DE_PASSE : le mot de votre réseau sans fil.
#include <mrduino.h>
#include <ESP8266WiFi.h>
#include <WiFiUdp.h>
#include <ArduinoOTA.h>

const char* ssid = "VOTRE_SSID"; 
const char* password = "VOTRE_MOT_DE_PASSE"; 

void setup() 
{
   // initialisation du wifi
   WiFi.begin(ssid, password);

   // connexion wifi
   while (WiFi.waitForConnectResult() != WL_CONNECTED)
   {
     delay(1500);
     ESP.restart();
   }

  ArduinoOTA.setHostname("Robot_MRduinoW"); 
  
  // initialisation de l'Over The Air
  ArduinoOTA.begin(); 

}

void loop()
{
  ArduinoOTA.handle();
}

Après avoir vérifié ce programme Arduino, vous pouvez le téléverser vers le robot via un câble micro-USB.

img2

Transfére en Wifi

Maintenant que vous avez programmer le robot, vous pouvez fermer le logiciel Arduino IDE et le redémarrez afin d’avoir une nouvelle option de programmation.

  • Ouvrez l’onglet Tools->Port :

img1

  • Sélectionner le port : monMRduinoW

Vous pouvez débrancher le câble série de type micro-USB entre votre robot et  le PC; et téléverser à nouveau le programme. Cette fois-ci, le téléversement  fonctionne en Wifi.

Fin du tuto !