使用Raspberry Pi和BluPants進(jìn)行編碼

• 構(gòu)建一個(gè)基礎(chǔ)/MVP 機(jī)器人（本教程）
• 為基礎(chǔ)機(jī)器人添加爪/抓手（在此處找到爪教程）
• 添加距離傳感器（在此處找到距離傳感器教程）
• 為機(jī)器人添加攝像頭（在此處找到攝像頭教程）

由您決定要向機(jī)器人添加多少額外的小工具。無論您使用何種文檔，只要確保將正確的BluPants 映像文件閃存到您的 SD 卡即可。

零件（基本機(jī)器人）

基本機(jī)器人是可與 BluPants 一起使用的最小可行產(chǎn)品 (MVP)。它只會(huì)在所有方向上導(dǎo)航（前進(jìn)、后退、左轉(zhuǎn)和右轉(zhuǎn)）。它是您將來用于構(gòu)建更復(fù)雜的機(jī)器人的基礎(chǔ)。

建議先組裝 MVP，然后隨著經(jīng)驗(yàn)的增加添加額外的功能（距離傳感器、抓爪、攝像頭、額外的伺服系統(tǒng)等）。

對于基本的 MVP 機(jī)器人，我們將需要以下部件：

首先要做的是在焊接之前將電線連接到電機(jī)。確保電線和電機(jī)之間有良好的物理連接。

您可能需要使用電壓表或?qū)?AA 電池連接到電線末端，以測試您是否有良好的物理連接。之后，您可能需要焊接它。

拿到底盤，把它放在電機(jī)的頂部，按照我們目前桌子上的設(shè)置：

將電機(jī)固定在底盤上并將其翻轉(zhuǎn)。請注意，字母“L”和“R”將不再可見，因?yàn)榈妆P連接到電機(jī)的表面與我們寫字母的表面相同。

翻轉(zhuǎn)底盤后，將另外兩個(gè)外部緊固件靠近電機(jī)并使用螺栓固定。螺栓應(yīng)該從外到內(nèi)。螺母應(yīng)從機(jī)箱內(nèi)部安裝。

將旋轉(zhuǎn)輪安裝到底盤背面。

將電機(jī)線帶到底盤頂部并連接兩個(gè)電機(jī)輪。

將 L298N 電機(jī)驅(qū)動(dòng)控制器固定在機(jī)箱頂部。圖片顯示 L298N 板固定在機(jī)箱左前方。后來，我意識(shí)到把它放在我的項(xiàng)目的右上角會(huì)更有意義（這樣我將來會(huì)有更多的空間來添加額外的設(shè)備，比如相機(jī)、距離傳感器等）。隨意將其放置在對您的項(xiàng)目更方便的任何地方。

電機(jī)極性

黑線和紅線與 L298N 控制器的連接將定義通電時(shí)電機(jī)是向前驅(qū)動(dòng)還是向后驅(qū)動(dòng)（極性）。如果您的任何車輪向錯(cuò)誤的方向旋轉(zhuǎn)，請交換 L298N 控制器上的黑色和紅色線位置，并重復(fù)本節(jié)中描述的所有步驟。

將左側(cè)電機(jī)線連接到 L298N 控制器左側(cè)的連接器，將右側(cè)電機(jī)線連接到右側(cè)，如圖所示。左側(cè)電機(jī)線應(yīng)連接到 MOTOR A（OUT1 和 OUT2），右側(cè)電機(jī)線應(yīng)連接到 MOTOR B（OUT3 和 OUT4）

在我們的例子中，我們將左側(cè)電機(jī)的黑線連接到 OUT 1，將左側(cè)電機(jī)的紅線連接到 OUT2。右側(cè)電機(jī)的紅線連接到 OUT3，右側(cè)電機(jī)的黑線連接到 OUT4。

你的可能不一樣。完成整個(gè)組裝后，嘗試對機(jī)器人進(jìn)行編碼以繼續(xù)前進(jìn)。假設(shè)您注意到您的左側(cè)電機(jī)正在以正確的方向運(yùn)行，但右側(cè)電機(jī)正在向后驅(qū)動(dòng)。在此示例中，機(jī)器人將順時(shí)針旋轉(zhuǎn)而不是向前移動(dòng)。在這種情況下，您應(yīng)該保持 OUT1 和 OUT2（左）不變，但交換 OUT3 和 OUT4（右）。嘗試更改設(shè)置，直到您的電機(jī)極性正確。

將 L298N 電機(jī)驅(qū)動(dòng)器控制器連接到您的 Raspberry Pi

本項(xiàng)目中使用的 L298N 板需要連接到樹莓派。其他板的連接方式可能不同，有些板可以簡單地作為 HAT 放置在 Raspberry Pi GPIO 引腳上。請務(wù)必查看您的電路板的文檔，看看是否是這種情況。

在這里使用的板上有標(biāo)記為In1 、In2 、In3和In4的引腳。您使用 Pi 上的哪些 GPIO 引腳取決于您；在這個(gè)項(xiàng)目中，已經(jīng)使用了GPIO 7 、8 、9和10 。如果您使用不同的 GPIO 引腳，您還需要更新blupants.json文件以反映您的選擇并重新啟動(dòng) blupants 服務(wù)。查看“調(diào)整”部分了解更多詳情。

使用四個(gè)母對母跳線將 Raspberry Pi GPIO 引腳連接到電機(jī)控制器板上的引腳。

• GPIO pin7連接到In1
• GPIO pin8連接到In2
• GPIO pin9連接到In3
• GPIO pin10連接到In4

將 L298N 和 Raspberry Pi 連接到移動(dòng)電源

在該項(xiàng)目中，我們使用一個(gè)經(jīng)濟(jì)實(shí)惠的移動(dòng)電源為 Raspberry Pi 和 L298N 板以及電機(jī)供電。您可能想探索其他選項(xiàng)，例如官方Raspberry Pi 項(xiàng)目頁面的“制作您自己的移動(dòng)電源”中顯示的選項(xiàng)。

在這個(gè)項(xiàng)目中，我們使用 2 條公對公紅色跳線和 1 條公對公黑色跳線。然后連接到 L298N 板上的 +12V、GND 和 +5V 端口，如下圖所示。

將紅色跳線連接到“+”電源軌，將黑色跳線連接到面包板上的“-”電源軌。

現(xiàn)在電源接線已完成，讓我們將移動(dòng)電源（電池）放在機(jī)箱頂部，但在 Raspberry Pi 和面包板下方。

在這個(gè)項(xiàng)目中，修補(bǔ)板用于將移動(dòng)電源固定到機(jī)箱上。您可能需要使用不同的方法（膠帶、螺栓和螺母、電纜扎帶等）。

Raspberry Pi 使用螺栓和螺母固定在底盤上，還有一些電纜扎帶將其固定在修補(bǔ)板上。

電纜扎帶用于將面包板固定到底盤上

要將電源連接到面包板“+”和“-”導(dǎo)軌，請使用跳針將 USB 鱷魚夾連接到導(dǎo)軌。

要記住的一件非常重要的事情是為所有電路板和設(shè)備使用一個(gè)共同點(diǎn)。因此，請確保您還將 Raspberry Pi GND 品脫連接到面包板上的“-”電源軌。您將需要使用男性對女性（最好是黑色）來做到這一點(diǎn)。

請注意，兩個(gè)負(fù)極 (-) 電源軌通過面包板底部的黑色跳線連接。

將 USB 紅色鱷魚夾連接到“+”導(dǎo)軌，將黑色鱷魚夾連接到面包板上的“-”導(dǎo)軌。

*注意：我只有 USB 轉(zhuǎn)鱷魚夾。更好的選擇是使用 USB 調(diào)試電纜，因?yàn)樗鼈兏踩腋菀走B接到面包板。您只需將紅色和黑色公對公跳線連接到 TTL 連接器。以下是 USB 調(diào)試電纜的兩種經(jīng)濟(jì)實(shí)惠的選擇：

• Raspberry Pi 調(diào)試電纜 - 亞馬遜
• 適用于 Raspberry Pi 的 USB 轉(zhuǎn) TTL 調(diào)試串行端口電纜 - Banggood

將USB端連接到移動(dòng)電源，檢查L298N板是否通電。如果不是，請檢查您的接線。

通過將 USB-C 電纜連接到移動(dòng)電源，打開 Raspberry Pi 4 板。如果您使用的是 Raspberry Pi 3 或 Zero，請使用 Micro USB 轉(zhuǎn) USB-A 并將其連接到移動(dòng)電源（本教程中建議的移動(dòng)電源有 2 個(gè) USB-A 輸出端口和 1 個(gè) USB-C 輸入/輸出端口）。

給機(jī)器人上電后，在我們最終開始編碼之前還有最后一步：將機(jī)器人連接到 WiFi 網(wǎng)絡(luò)。

將樹莓派連接到 WiFi

請參閱官方Raspberry Pi 文檔，了解如何將機(jī)器人連接到 WiFi。您可以在此處找到非常詳細(xì)的文檔。您需要做的就是確保將機(jī)器人（運(yùn)行 BluPants SD 卡映像）和瀏覽器（臺(tái)式機(jī)、平板電腦或手機(jī)）連接到同一個(gè) WiFi 網(wǎng)絡(luò)，這樣您就可以使用BluPants Studio對機(jī)器人進(jìn)行編程。

編碼時(shí)間！

打開 Raspberry Pi 并連接到 WiFi 后，打開瀏覽器并訪問http://blupants.org。確保您用來瀏覽的計(jì)算機(jī)也連接到您連接 Raspberry Pi 的同一個(gè) WiFi 網(wǎng)絡(luò)。

在“Robot”下拉菜單（右下角）中，選擇您的 Raspberry Pi 的 WiFi IP 地址，然后單擊“Play”：

在此示例中，Raspberry Pi WiFi 地址為“10.0.0.119”。如果您看不到任何 IP 地址，請嘗試重新加載頁面，或打開和關(guān)閉瀏覽器。如果仍然無法連接，請參閱“BluPants 連接故障排除”部分。

現(xiàn)在您已連接，拖放一兩個(gè)“向前移動(dòng)”命令塊，然后單擊“播放”執(zhí)行它。

如果電機(jī)未按所需方向運(yùn)行，則將紅線和黑線連接反轉(zhuǎn)以恢復(fù)極性并再次運(yùn)行測試。查看下一節(jié)了解更多詳情。為了克服它，需要調(diào)整。我們希望從以下位置更改默認(rèn)值：

"raspberrypi":
{
    "motor":
    {
        "turn_right_period": 0.005,
    },
}

類似于：

"raspberrypi":
{
    "motor":
    {
        "turn_right_period": 0.004,
    },
}

您可以做的另一件事是，例如，您可能希望機(jī)器人在執(zhí)行“move_forward()”命令時(shí)進(jìn)一步移動(dòng)。為此，您需要做的就是增加默認(rèn)值

"block_length": 0.5,

至

"block_length": 0.9,

您還可以補(bǔ)償物理問題，例如一個(gè)電機(jī)運(yùn)行速度比另一個(gè)電機(jī)快（這會(huì)阻止機(jī)器人直線移動(dòng)）。

假設(shè)您希望電機(jī) 2（右側(cè)的電機(jī)）運(yùn)行速度慢 20%。為此，您將 duty_ratio 的第二個(gè)值從 1.0 更改為 0.8。

原始設(shè)置：

"raspberrypi":
{
    "motor":
    {
    "duty_ratio": [1.0, 1.0, 1.0, 1.0],
    },
}

右側(cè)電機(jī)運(yùn)行速度慢 20% 的設(shè)置：

"raspberrypi":
{
    "motor":
    {
    "duty_ratio": [1.0, 0.8, 1.0, 1.0],
    },
}

隨意編輯文件并測試您的代碼，直到您獲得所需的準(zhǔn)確性。如果由于某種原因，您破壞了 json 文件并且機(jī)器人不再工作，只需從github 下載原始副本。

wget https://raw.githubusercontent.com/blupants/blupants/master/src/python/blupants/blupants.json

恢復(fù)損壞的blupants.json文件后，您可能需要重新啟動(dòng)服務(wù)。要重新啟動(dòng)服務(wù)，請打開命令提示符，然后運(yùn)行：

sudo service blupants restart

如果您需要任何進(jìn)一步的幫助，請隨時(shí)在本文中添加任何評論。

BluPants 連接故障排除

如果您無法將瀏覽器連接到 Raspberry Pi，請確保您的 BluPants 服務(wù)正在運(yùn)行。登錄到您的 Raspberry Pi（默認(rèn)憑據(jù)是用戶：pi，密碼：raspberry）并打開命令提示符。然后運(yùn)行命令：

sudo service blupants status

預(yù)期的結(jié)果應(yīng)該是這樣的：

如果需要重啟服務(wù)，可以嘗試：

sudo service blupants restart

并再次檢查狀態(tài)。確認(rèn)服務(wù)正常運(yùn)行后，在瀏覽器上訪問http://blupants.org并嘗試再次連接到您的 Raspberry Pi 機(jī)器人。

或者，您可以嘗試直接在 URL 上提供您的 Raspberry Pi WiFi IP 地址。為了手動(dòng)獲取您的 WiFi IP 地址，請從您的 Raspberry Pi 命令外殼運(yùn)行以下命令：

ifconfig wlan0

你應(yīng)該得到類似的東西：

IP 地址在第三行 (inet) 上顯示為“10.0.0.14”。您的 IP 很可能會(huì)有所不同。現(xiàn)在我們知道了我們的 IP 地址，我們可以像這樣直接在瀏覽器 URL 上使用它：

http://blupants.org/?robot_ip=10.0.0.14

確保將“10.0.0.14”替換為您自己的 IP 地址并將其粘貼到瀏覽器地址欄中。打開頁面并單擊“播放”按鈕進(jìn)行連接。

如果您需要任何進(jìn)一步的幫助，請?jiān)诒疚闹刑砑尤魏卧u論，我們將為您提供幫助。在Twitter 上關(guān)注我們以隨時(shí)關(guān)注所有新版本。爪教程是第一次擴(kuò)展基本 MVP 機(jī)器人的好選擇。您還可以按照本教程向您的機(jī)器人添加距離傳感器和/或按照本教程向其添加相機(jī)。

將來，我們將涵蓋機(jī)器學(xué)習(xí)、文本到語音、使用 OpenCV 4 的計(jì)算機(jī)視覺等主題。所有這些內(nèi)容已經(jīng)原生包含在您今天剛剛刷入 micro SD 卡的 BluPants 圖像中。

您可能想進(jìn)一步探索它并自己嘗試新事物。如果您有這種感覺，請嘗試自己構(gòu)建更多東西。BluPants 是一個(gè)旨在讓您邊做邊學(xué)的平臺(tái)。如果您想給我們留言，請隨時(shí)添加評論和/或直接與我們聯(lián)系。

下次見！

Robot4() {
  return Humans++;
}