如何讓Lego Ev3機器人與BluPants一起工作

讓我們看看如何讓 Lego Ev3 機器人與 BluPants 一起工作。

注意：SD 卡鏡像已于 2020 年 10 月 31 日更新。新版本修復(fù)了錯誤并增加了對樂高教育機器人的適當(dāng)支持。如果您運行的是舊版本，請考慮更新它：

• Gripp3r圖像10 月 31 日發(fā)布
• 教育形象10 月 31 日發(fā)布

構(gòu)建你的機器人

默認(rèn)情況下，BluPants 與Gripp3r和Education Ev3機器人一起使用。組裝它們的說明可以在樂高的網(wǎng)站上找到。

• Gripp3r：完整的構(gòu)建說明
• 教育：核心系列搭建說明
• 教育：超聲波傳感器搭建說明
• 教育：爪（中型電機驅(qū)動底座）搭建說明

您不必制造與我們完全相同的機器人。只要您以與我們在機器人上使用相同的方式連接電機，BluPants 也可以在您的機器人上無縫工作。不過，對blupants.json的額外調(diào)整可能會給您帶來更高的準(zhǔn)確性。有關(guān)詳細信息，請參閱“校準(zhǔn)您的機器人”部分。

BluPants 默認(rèn)設(shè)置如下：

• 爪式電機連接到端口 A
• 左輪電機連接到端口 B
• 右輪電機連接到端口 C
• 距離傳感器連接到端口 4

距離傳感器應(yīng)連接到端口 4。

組裝好機器人后，就可以用 BluPants 映像刷入 micro SD 卡了。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。

在 Ev3 積木的左側(cè)找到內(nèi)存擴展端口（SD 卡讀卡器）。

刷完 SD 卡后，關(guān)閉您的 Ev3 積木，然后插入卡，如下圖所示：

找到 WiFi 的 USB 端口并直接連接您的 USB WiFi 加密狗。或者，如果您還使用 USB 攝像頭，請連接 USB 集線器。在下面的圖片中，我們使用 USB 集線器連接 WiFi 加密狗和相機。

。你的很可能會有所不同。看到您的 IP 地址后，您確認(rèn)您的機器人已連接并準(zhǔn)備好開始使用 BluPants 進行編碼。

編碼時間！

將機器人連接到 WiFi 后，打開瀏覽器并訪問http://blupants.org。確保您用于瀏覽的計算機也連接到您連接 Ev3 的同一個 WiFi 網(wǎng)絡(luò)。

在“機器人”下拉菜單（右下角）上，確保您看到了您的 Ev3 IP 地址，然后單擊“播放”。如果您在列表中看不到任何內(nèi)容，請嘗試重新加載頁面和/或關(guān)閉并重新打開瀏覽器。機器人 IP 僅在頁面完全加載后顯示：

就是這樣！您已準(zhǔn)備好使用 BluPants 提高您的編碼技能。

請記住，BluPants 是一個多平臺的編碼環(huán)境。這意味著，您可以使用 Lego Ev3 享受相同的學(xué)習(xí)體驗，也可以使用更實惠的機器人來完成，例如 Beaglebones 和 RaspberryPies。

查看 BluPants Youtube 頻道，或訪問www.blupants.com以獲取有關(guān)如何以輕松有趣的方式學(xué)習(xí)編碼的更多示例和詳細信息。在Twitter 上關(guān)注我們以隨時關(guān)注所有新版本。

機器人配置文件

您可以通過編輯其配置文件來更改您的機器人設(shè)置。所有設(shè)置都可以通過編輯機器人本地 Linux 文件系統(tǒng)上的“/root/blupants.json”文件來自定義。您可以像訪問任何常規(guī) Linux 機器一樣訪問和編輯配置文件。我們將介紹兩個選項：

• SSH：如果您熟悉 Linux/Mac OS 并使用 nano 或 vi 編輯文件
• Putty：如果您更熟悉 Windows 環(huán)境。膩子可以在這里下載。

您應(yīng)該做的第一件事是使用默認(rèn)憑據(jù)登錄機器人并更改密碼。在 EV3 積木 LCD 顯示屏的左上角檢查您的機器人 IP 地址。就我而言，它是：“10.0.0.237”。

您的機器人的默認(rèn)憑據(jù)是：

user: root
password: temppwd

從您的本地計算機運行以下命令以連接到您的機器人并在那里打開一個外殼：

macOS / Linux

$ ssh root@10.0.0.237

帶有膩子的窗戶

C:\Users\user>putty root@10.0.0.237

請記住將“10.0.0.237”替換為您的特定機器人 IP 地址。

提供密碼“tempppwd”。

% ssh root@10.0.0.237
Password:
Linux ev3dev 4.14.117-ev3dev-2.3.5-ev3 #1 PREEMPT Sat Mar 7 12:54:39 CST 2020 armv5tejl
           _____     _
  _____  _|___ /  __| | _____   __
/ _ \ \ / / |_ \ / _` |/ _ \ \ / /
| __/\ V / ___) | (_| |  __/\ V /
\___| \_/ |____/ \__,_|\___| \_/
Debian stretch on LEGO MINDSTORMS EV3!
Last login: Sat Oct 31 16:44:25 2020 from 10.0.0.34
root@ev3dev:~#

登錄后，通過運行命令“passwd”更改密碼：

root@ev3dev:~# passwd
Enter new UNIX password:
Retype new UNIX password:
passwd: password updated successfully

提供您的新密碼，并確保記住它。從現(xiàn)在開始，您將在需要登錄 EV3 Linux 系統(tǒng)時使用它。

轉(zhuǎn)到 /root 文件夾并確保那里有可用的 blupants.json 文件

root@ev3dev:~# cd /root
root@ev3dev:~# ls
blupants_ev3_gripp3r.json blupants_ev3.json blupants.json
root@ev3dev:~#

現(xiàn)在，您可以使用您喜歡的文本編輯器（例如 nano 或 vi）來編輯文件。

root@ev3dev:~# vi blupants.json

或者

root@ev3dev:~# nano blupants.json

或者，您可以復(fù)制要在本地計算機上編輯的文件，并在那里使用它。為此，您甚至不需要在 ssh 會話上登錄您的 Ev3。在您的本地計算機上，只需運行“scp”或“pscp”即可將 blupants.json 配置文件從機器人復(fù)制到您的計算機：

macOS / Linux

$ scp root@10.0.0.237:/root/blupants.json .

帶有膩子的窗戶

C:\Users\user>pscp -P 22 root@10.0.0.237:/root/blupants.json .

然后，您可以使用您喜歡的文本編輯器在本地計算機上打開 blupants.json 文件進行編輯。對于 Windows 用戶，我們建議使用Notepad++ 。Notepad++ 可以在這里下載。

訪問下一部分，了解如何通過更改默認(rèn)配置文件來校準(zhǔn)您的機器人。然后，一旦你完成編輯，保存它，并將其復(fù)制回你的機器人：

macOS / Linux

$ scp blupants.json root@10.0.0.237:/root/blupants.json

帶有膩子的窗戶

C:\Users\user>pscp -P 22 blupants.json root@10.0.0.237:/root/blupants.json

永遠記得用機器人的 IP 地址替換“10.0.0.237”。

請記住，配置文件必須符合 json 格式。如果您破壞它，機器人將停止工作，直到您提供另一個有效的配置文件。假設(shè)您完全破壞了 blupants.json 文件。如果發(fā)生這種情況，您需要做的就是從GitHub獲取原始副本并將其恢復(fù)到您的機器人，替換損壞的文件。

例如，如果您需要恢復(fù)教育文件，請從此鏈接獲取原始內(nèi)容并使用“scp”或“pscp”將其復(fù)制回機器人的 /root/blupants.json 文件。如果您需要原始 Gripp3r 配置的副本，可以從此鏈接獲取。

現(xiàn)在您知道如何訪問您的配置文件，讓我們看看如何更改它以校準(zhǔn)您的機器人并使其更準(zhǔn)確。

校準(zhǔn)您的機器人

要校準(zhǔn)您的機器人，您需要編輯 blupants.json 配置文件。訪問上一節(jié)以了解如何訪問您的 blupants.json 文件以進行編輯。這是標(biāo)準(zhǔn) blupants.json 文件的有效格式：

{
  "robot_id": 2,
  "name": "EV3",
  "use_opencv": false,
  "measurement_system": "m",
  "duty": 0.5,
  "block_length": 0.725,
  "period": 0.02,
  "enable_tts": true,
  "bluetooth_addr": "",
  "ev3":
  {
    "claw":
    {
      "servo": "a",
      "angle_open":  90,
      "angle_close": -90
    },
    "motor":
    {
      "position":
      {
        "front_left": 1,
        "front_right": 2,
        "back_left": 3,
        "back_right": 4
      },
      "duty_ratio": [1.0, 1.0, 1.0, 1.0],
      "turn_right_period": 0.007,
      "turn_left_period": 0.007
    },
    "camera":
    {
      "servo_horizontal": "c",
      "servo_vertical": "d"
    }
  }
}

永遠不應(yīng)更改該字段。"robot_id": 2對于所有樂高 Ev3 機器人，該值應(yīng)始終為 2。

但是，可以自定義該字段"name"，它將幫助您識別您的機器人，特別是如果您有多個機器人連接到同一網(wǎng)絡(luò)。要有創(chuàng)意，給你的機器人起一個很酷的名字。

由于樂高硬件不幸不支持 OpenCV，因此該字段被忽略。"use_opencv"

現(xiàn)場"measurement_system": "m"告訴機器人在使用超聲波傳感器測量距離時使用公制。如果要使用皇家系統(tǒng)，將其更改為“r”：

"measurement_system": "r",

如果您使用的是紅外傳感器，則忽略此字段。測量值（范圍從 0 到 60）將顯示為厘米。

該字段"duty": 0.5告訴機器人在旋轉(zhuǎn)車輪上使用的電機時使用 50% 的功率。它可以設(shè)置為從 0（無功率）到 1（全功率/100%）的任何值。

該字段"block_length"告訴您的機器人在當(dāng)前任務(wù)向前移動一格時將行進多少。假設(shè)您正在處理一張小地圖，您可能想要減小“block_length”的值。對于更大的地圖，您可能需要增加它。

該字段"period"未使用。

該字段"enable_tts": true將啟用文本到語音模塊。如果要禁用它，請將其設(shè)置為 false。禁用 TTS 時，機器人執(zhí)行命令的速度更快。如果您打算使用函數(shù)say() ，則需要啟用 TTS 才能聽到機器人說話。

字段"bluetooth_addr"未使用。

該字段"ev3"->"claw"->"servo":"a"定義了您連接爪式電機的端口。假設(shè)端口 A、B 和 C 已被占用，您需要將其連接到端口 D。將值更改為“servo”：“d”。

該字段"ev3"->"claw"->"angle_open":"90"告訴您的伺服電機必須旋轉(zhuǎn)多少度，以便您的機器人可以張開爪子。類似地，"ev3"->"claw"->"angle_close":"-90"定義閉合角度。請注意，與 Gripper 相比，Educational 機器人將使用截然不同的角度。如果您組裝一個完全不同的爪，根據(jù)其物理特性，您可能需要相應(yīng)地自定義這些設(shè)置。

字段"ev3"->"motor"->"position"定義電機的順序。如果您在編寫 Ev3 時使用函數(shù)set_motors() ，這一點尤其重要。

字段"ev3"->"motor"->"duty_ratio": [1.0, 1.0, 1.0, 1.0],可用于補償一個車輪旋轉(zhuǎn)速度更快的一些問題。像這樣的問題會阻止機器人直行。數(shù)組中的第一個“1.0”定義了位置“1”（默認(rèn)為front_left）定義的電機的系數(shù)，第二個“1.0”是定義為位置“2”的電機的系數(shù)，依此類推。例如，假設(shè)您的機器人在編程為直線移動時會向左移動一點。如果這是因為右電機的運行速度比左電機快而引起的，您可以通過降低右電機的值來調(diào)整 duty_ratio 來彌補這一點。例如：

"duty_ratio": [1.0, 0.95, 1.0, 1.0],

它將使正確的電機運行速度慢 5%，并可能補償由于一個電機運行速度比另一個電機快而引起的物理問題。

領(lǐng)域"ev3"->"motor"->"turn_right_period"和"ev3"->"motor"->"turn_left_period"是類似的。如果您將機器人編程為向右轉(zhuǎn) 90 度，但實際上它最終只轉(zhuǎn)了 60 度，您需要增加“turn_right_period”的值以正確校準(zhǔn)它。同樣，假設(shè)您將機器人編碼為向左轉(zhuǎn) 90 度，而它轉(zhuǎn)為 140 度。您將需要減少“turn_left_period”值來解決這個問題。

當(dāng)前未使用字段。"ev3"->"camera"它們旨在定義傾斜相機伺服連接到哪個端口。

參考

Lego Ev3 的 BluPants 圖像基于開源項目ev3dev 。我們要感謝 ev3dev 社區(qū)所做的出色工作。如果您想了解更多關(guān)于 ev3dev 的信息，請訪問：www.ev3dev.org 。