Proiect WiFi Car Revolutions (partea a II-a)

Recunoașterea limbajului natural a devenit încet, încet o funcție obișnuită prin care putem comanda diverse dispozitive inteligente precum telefonul mobil sau calculatorul de bord al automobilul personal. Este posibil să implementăm o funcționalitate asemănătoare pentru WiFi Car? Este posibil să revoluționăm telecomenzile RC uzuale și să adăugăm comandă prin limbaj natural? Da!

2

Pentru a face acest lucru vom exploata conexiunea de rețea, prezentată în prima parte, pentru a conecta WiFi Car la un serviciu cloud de recunoaștere vocală. Puterea de calcul a plăcii de dezvoltare nu permite implementarea algoritmului de recunoaștere vocală local, pe placa de dezvoltare a WiFi Car, din această cauză vom apela la resursele de calcul a unui sistem de cloud. Sistemul de cloud utilizat este IBM BlueMixTM, serviciu cloud comercial dar cu posibilitatea de evaluare gratuită de 30 de zile fără a fi nevoie să introducem informații legate de un card bancar. Mai mult decât atât, în anumite centre universitare din țară accesul studenților și profesorilor este gratuit nelimitat. Pentru familiarizarea cu serviciul de cloud IBM BlueMixTM se poate revedea și lecția How sunny is the Blue? (I, II). Înregistrarea pe platformă se face la adresa:

Sign up for IBM Bluemix

https://console.ng.bluemix.net/registration/

După înregistrare și conectare la platformă se va naviga în zona de aplicații și se va crea o aplicație nouă (Create Application) de tipul Boilerplates / Internet of Things Platform Starter:

3

Se va alege un nume pentru aplicație (în cadrul lecției se va utiliza numele WCR dar puteți alege orice alt nume) și se va da comanda (Create) de alocare de resurse cloud pentru această aplicație nouă. Alocarea de resurse poate dura câteva minute sau zeci de minute. Finalizarea operației este marcată de schimbarea stării aplicației în Running.

4

În plus, trebuie să adăugm aplicației noastre un serviciu de tip Speech to Text (serviciul de recunoaștere vocală): Services /  Watson / Speech to Text. Noul serviciu trebuie asociat cu aplicația creată anterior (Conections / Create connection):

5

După definirea conexiunii aplicația WCR se va restarta. Pentru a putea conecta WiFi Car la aplicația nou creată trebuie să mergem în Dashboard-ul de administrare a serviciului WCR-iotf-service (Connect your devices / Launch dashboard). Comanda ne va direcționa către portalul IBM Watson IoT Platform unde vom crea un nou dispozitiv (Devices / Add Device). Nu trebuie să completăm decât tipul dipozitivului (în exemplul nostru Adafruit_HUZZAH) și numele dispozitivului (în exemplul nostru WCR). La finalizarea adăugării noului dispozitiv trebuie să notăm informațiile de autentificare furnizate de platformă pentru a putea să le folosim în programul dispozitivului (Organization ID, Device Type, Device ID, Authentication Method și Authentication Token).

6

Următorul pas este scrierea aplicație Node-RED care va face conversia între comenzile vocale date de utilizator și comenzile WiFi Car. Vom naviga la adresa https://wcr.mybluemix.net/ (adresa diferă în funcție de numele ales al aplicației) și vom accesa Node-RED flow editor (editorul vizual ce ne va permite scrierea aplicației). Aplicația are diagrama următoarea:

7

Pentru a putea utiliza elementul de intrare de tip microfon trebuie să instalăm următoarele două extensii Node-RED: node-red-contrib-browser-utils și node-red-contrib-media-utils (extensiile se instalează accesând din meniul principal opțiunea Manage palette). Elementul de intrare de tip microphone va permite înregistrea comenzilor vocale direct din browser și le va transmite automat către serviciul de recunoaștere vocală Speach to Text. Ieșirea serviciului de recunoaștere vocală se va conecta la un bloc decizional cu următoarea configurație:

8

Rolul blocului decizional este de a identifica comenzile vocale transcrise de serviciul de recunoaștere vocală (forward, backward, stop, left, right). Din păcate serviciul de recunoaștere vocală nu este disponibil în limba română. Ieșirile blocului decizional conduc la blocuri distincte de construire a comenzii în format JSON către serviciul IoT:

9

Serviciul IoT care va trimite, prin intermediul serviciului IBM Watson, comenzile către WiFi Car va avea următoarea configurație:

10

Pentru siguranță am adăugat un bloc de intrare pentru comanda de STOP care permite comanda manuală pentru cazuri de urgență. Restul componentelor din aplicație sunt utile doar pentru depanare: blocul msg.transcription va afișa textul de ieșire al serviciului de recunoaștere vocală iar blocurile WCR + msg.payload ne arată mesajele ce ajung efectiv la serviciul IoT.

Ultimul pas al implementării este reprogramarea modulului Adafruit HUZZAH pentru a prelua comenzile de la serviciul IBM Watson (pentru reprogramare modulul trebuie deconectat de la placa Arduino Uno). Programul a fost dezvoltat și testat utilizând Arduino IDE 1.8.1 și extensia esp8266 2.3.0 precum și bibliotecile MQTT 1.11.0 și ArduinoJson 5.8.3.

#include <ESP8266WiFi.h>

#include <MQTTClient.h>

#include <ArduinoJson.h>

 

Programul trebuie particularizat cu datele de conectare la rețeaua WiFi locală (ssid și password) precum și cu datele de autentificare la serviciul de cloud (OrgID, DeviceT, DeviceID, AuthenticationToken și OrgID):

const char* ssid     =  ““;

const char* password =  ““;

WiFiClient net;

MQTTClient client;

void connect_mqtt() {

while (!client.connect(“d:OrgID:DeviceT:DeviceID“, “use-token-auth”,”AuthenticationToken“)) {

delay(1000);

}

client.subscribe(“iot-2/cmd/+/fmt/json”);

}

void setup() {

Serial.begin(9600);

delay(10);

WiFi.begin(ssid, password);

while (WiFi.status() != WL_CONNECTED) {

delay(500); }

client.begin(“OrgID.messaging.internetofthings. ibmcloud.com”, 1883, net);

connect_mqtt();

}

void loop() {

client.loop();

delay(10);

if (!client.connected()) { connect_mqtt(); }

}

void messageReceived(String topic, String payload, char * bytes, unsigned int length) {

StaticJsonBuffer jsonBuffer;

JsonObject& root = jsonBuffer.parseObject(payload);

if (!root.success()) {

return;

}

String command = root[“command”];

Serial.println(command);

}

Programul de pe placa Arduino Uno rămâne neschimbat. După reconectarea modulului Adafruit HUZZAH la WiFi Car putem să testăm comanda vocală. Din aplicația Node-RED se apasă butonul blocului microphone și se dă comanda (se înregistrează o comandă vocală care să conțină unul dintre cuvintele cheie forward, backward, stop, left sau right). Atenție, trebuie să permitem la nivel de browser ca aplicația Node-RED să acceseze dispozitivul hardware microfon al sistemului de calcul. După rostirea comenzii se apasă din nou butonul blocului microphone pentru a opri înregistrarea și a trimite comanda vocală către serviciul de recunoaștere vocală.

11

În captura de ecran anterioară se pot vedea mesajele din consola debug pentru o comandă vocală (right) și o comandă manuală (stop). Pentru comanda vocală se poate vedea atât recunoașterea vocală a comenzii cât și mesajul obținut ca feedback de la serviciul IoT. Pentru comanda manuală avem doar feedback-ul afișat.

Bineînțeles, ca alternativă la comanda vocală din browser există posibilitatea construirii unui sistem portabil de înregistrare vocală (telecomandă vocală). Proiectul de mai jos explorează această posibilitate utilizând o placă de dezvoltare Raspberry Pi:

Control your Robosapien Humanoid Robot using IBM Watson IoT Platform, Raspberry Pi and Node-RED (Part 1)

https://developer.ibm.com/recipes/tutorials/control-your-robosapien-humanoid-robot-using-ibm-watson-iot-platform-raspberry-pi-and-nodered/

Control the Humanoid Robot with voice commands using IBM Watson Speech to Text service (Part 2)

https://developer.ibm.com/recipes/tutorials/control-the-humanoid-robot-with-voice-commands-using-ibm-watson-speech-to-text-service-part-2/

Proiect WiFi Car Revolutions (partea I)

La fel ca și în cazul filmelor de succes, reluarea repetată a unei idei este destul de periculoasă din cauza epuizării rând pe rând a variantelor interesante ce pot capta atenția. Totuși, în cadrul proiectului de față vom relua problematica realizării unei platforme robotice comandate prin WiFi sperând să vă păstrăm în continuarea atenția și interesul prin propunerea unei soluții ”revoluționare” atât ca și componente hardware utilizate cât și ca modalitate de comandă.

Platforma robotică propusă se bazează pe aceiași platformă FlexyBot utilizată și în precedentele două WiFi Car (WiFi Car și WiFi Car Reloaded). Se poate utiliza atât varianta cu două motoare cât și varianta cu patru motoare (comandă unificată pentru motoarele de pe aceiași parte a platformei).

2

Pentru implementarea comenzii vom utiliza o soluție clasică: placă de dezvoltare Arduino Uno R3 și shield driver de motoare L298 (shield utilizat și în prima versiune a WiFi Car). Pentru a realiza conexiunea WiFi vom utiliza o componentă Adafruit HUZZAH ESP8266 ce permite o conversie între comunicația de rețea WiFi și comunicația serială.

3

Noua soluție de implementare a comenzii are următoarele avantaje:

  • Un cost mai mic (placa de dezvoltare Arduino Uno + modulul Adafruit HUZZAH sunt mai ieftine împreună decât placa de dezvoltare Arduino Yun);
  • Se poate implementa o alimentare comună, placa de dezvoltare se poate alimenta direct prin intermediul shield-ului de motoare – se poate utiliza o singură sursă de alimentare de 7.4V (accumulator LiPo cu două celule) sau 9V (cutie 6 baterii AA) direct pe pinii de alimentare a shieldului cu jumperul de alimentare pus;

4

  • Soluția este extrem de familiară fiind similară cu soluția propusă de kit-ul FlexyBot Doua Motoare Controlat prin Bluetooth – doar se înlocuiește modulul bluetooth cu cel WiFi – conectorul este compatibil cu noul modul fiind vorba tot de comunicație serială. Aveți grijă să potriviți pinul de GND al modulului cu pinul de GND al conectorului de pe shield.

5

 

Înainte de montarea modulului WiFi pe shield el trebuie programat, după montare nu mai este posibilă programarea deoarece pinii de programare sunt utilizați pentru comunicația serială cu placa Arduino Uno.

Pentru programarea și utilizarea modulului Adafruit HUZZAH este necesată parcurgerea materialului următor:

Adafruit HUZZAH ESP8266 breakout

https://learn.adafruit.com/adafruit-huzzah-esp8266-breakout

Programul ce va rula pe modulul Adafruit este derivat din exemplul WiFiTelnetToSerial al extensiei esp8266 pentru Arduino IDE (codul a fost testat utilizând Arduino IDE 1.8.1 și extensia esp8266 2.3.0):

#include <ESP8266WiFi.h>

#define MAX_SRV_CLIENTS 1

const char* ssid = ““;

const char* password = ““;

WiFiServer server(23);

WiFiClient serverClients[MAX_SRV_CLIENTS];

void setup() {

  Serial.begin(9600);

  Serial.println();

  WiFi.begin(ssid, password);

  uint8_t i = 0;

  while (WiFi.status() != WL_CONNECTED && i++ < 20)

delay(500);

  if(i == 21){ while(1) delay(500); }

   server.setNoDelay(true); }

 

void loop() {

  uint8_t i;

  if (server.hasClient()){

    for(i = 0; i < MAX_SRV_CLIENTS; i++){

      if (!serverClients[i] ||

                      !serverClients[i].connected()){

        if(serverClients[i]) serverClients[i].stop();

        serverClients[i] = server.available();

        serverClients[i].println(F(“=== WiFi Car Revolutions ===”));

        continue;

      }

    }

    WiFiClient serverClient = server.available();

    serverClient.stop();

  }

  for(i = 0; i < MAX_SRV_CLIENTS; i++){

    if (serverClients[i] && serverClients[i].connected()){

      if(serverClients[i].available()){

        while(serverClients[i].available())

Serial.write(serverClients[i].read()); }

    }

  }

  if(Serial.available()){

    size_t len = Serial.available();

    uint8_t sbuf[len];

    Serial.readBytes(sbuf, len);

    for(i = 0; i < MAX_SRV_CLIENTS; i++){

      if (serverClients[i] &&

                      serverClients[i].connected()){

        serverClients[i].write(sbuf, len);

        delay(1);  }

    }

  }

}

Pentru încărcarea codului se va utiliza un cablu USB to TTL sau un conector FTDI. Modulul WiFi va încerca conectarea într-o rețea WiFi locală ce oferă IP-ul dinamic prin DHCP – credențialele de conectare (ssid și password) trebuie personalizate în program.

După programarea modulului WiFi el poate fi conectat la platforma mobilă și se poate trece la programarea plăcii Arduino Uno. Codul pentru componenta Arduino este similar cu codul utilizat în cadrul variantei WiFi Car Reloaded pentru componenta 32U4 – programul va avea rolul de a transpune comenzile primite serial în comenzi către motoare (apar deosebiri la pinii de comandă ai motoarelor și la portul serial folosit, în cazul de față vom utiliza un port serial software – toate specifice shield-ului de motoare folosit).

#define MOTOR2_PIN1 3

#define MOTOR2_PIN2 5

#define MOTOR1_PIN1 6

#define MOTOR1_PIN2 9

#include “SoftwareSerial.h”

SoftwareSerial mySerial(2,4);

int vs = 0;

int vd = 0;

void setup()

{ mySerial.begin(9600);

  pinMode(MOTOR1_PIN1, OUTPUT);

  pinMode(MOTOR1_PIN2, OUTPUT);

  pinMode(MOTOR2_PIN1, OUTPUT);

  pinMode(MOTOR2_PIN2, OUTPUT); }

 

void loop()

{ if (mySerial.available()) {

    char c = (char)mySerial.read();

    switch (c) {

      case ‘i’:

        if (vs<245) vs=vs+10;

        if (vd<245) vd=vd+10;

        mySerial.print(“Viteza: “);

        mySerial.print(vs);

        mySerial.print(“/”);

        mySerial.println(vd);

        break;

      case ‘b’:

        if (vs>-245) vs=vs-10;

        if (vd>-245) vd=vd-10;

        mySerial.print(“Viteza: “);

        mySerial.print(vs);

        mySerial.print(“/”);

        mySerial.println(vd);

        break;

      case ‘s’:

        if (vs<245) vs=vs+10;

        if (vd>-245) vd=vd-10;

        mySerial.print(“Viteza: “);

        mySerial.print(vs);

        mySerial.print(“/”);

        mySerial.println(vd);

        break;

      case ‘d’:

        if (vs>-245) vs=vs-10;

        if (vd<245) vd=vd+10;

        mySerial.print(“Viteza: “);

        mySerial.print(vs);

        mySerial.print(“/”);

        mySerial.println(vd);

        break;       

      case ‘x’:

        vs=0;

        vd=0;

        mySerial.print(“Viteza: “);

        mySerial.print(vs);

        mySerial.print(“/”);

        mySerial.println(vd);

        break;

    }

  }

  mySerial.flush();

  go(vs,vd);

  delay(50);

}

 

void go(int speedLeft, int speedRight) {

  if (speedLeft > 0) {

    analogWrite(MOTOR1_PIN1, speedLeft);

    analogWrite(MOTOR1_PIN2, 0);

  }

  else {

    analogWrite(MOTOR1_PIN1, 0);

    analogWrite(MOTOR1_PIN2, -speedLeft);

  }

  if (speedRight > 0) {

    analogWrite(MOTOR2_PIN1, speedRight);

    analogWrite(MOTOR2_PIN2, 0);

  }else {

    analogWrite(MOTOR2_PIN1, 0);

    analogWrite(MOTOR2_PIN2, -speedRight);

  }

}

Comanda platformei robotice rezultate se poate face, la fel ca și în cazul WiFi Car Reloaded,  utilizând un client telnet (adresa de conectare este adresa IP alocată modulului WiFi prin DHCP) și comenzile i, d, s, b, x:

6

Sau utilizând aplicația Android RoboRemoFree – Arduino control:

7

https://play.google.com/store/apps/details?id=com.hardcodedjoy.roboremofree

și configurând o interfață cu cinci butoane pentru comenzile i, d, s, b, x.

8

Adresa de conectare va fi adresa IP a sistemului și portul va fi portul 23 (specific protocolului telnet):

9

 

 

 

 

Proiect WiFi Car Reloaded (partea a II-a)

Adăugarea unei camere video la o platformă mobilă (mașină teleghidată) oferă posibilitatea extinderii funcționalității exploratorii – utilizatorul va putea să controleze la distanță platforma mobilă văzând efectiv mediul în care aceasta se mișcă. Această facilitate este folosită uzual la roboții teleghidați ce explorează medii periculoase (roboți de deminare de exemplu) sau medii inaccesibile omului. WiFi Car Reloaded își propune adăugarea acestei funcționalități pentru a crește cazurile de utilizare posibile.

Pentru a nu crește costul sistemului vom utiliza o cameră web USB obișnuită dar se poate modifica foarte ușor proiectul pentru a utiliza o cameră serială de exemplu. Calitatea camerei web va da performanțele de achiziție a imaginilor pentru sistem. Conectarea unei camere web USB la un sistem ce rulează OpenWRT a fost explicată în lecția ”Ce putem face cu o cameră web veche?” dar vom relua pe scurt elementele principale ale configurației în cele ce urmează.

Conectarea unei camere web USB la placa LinkIt Smart 7688 Duo necesită un adaptor OTG (imagine de mai jos).

2

După conectarea fizică a camerei trebuie să verificăm recunoașterea corectă a dispozitivului USB de către sistemul de operare, se face cu ajutorul următoarelor comenzi (în consola OpenWRT):

dmesg – va afișa mesajele generate de nucleu sistemului de operare la conectarea dispozitivului USB;

3

lsusb – va enumera dispozitivele USB conectate;

4

lsusb -s 001:002 -v | egrep “Width|Height” – ne permite identificarea modurilor video – rezoluțiilor – suportate;

5

ls /dev/video* –  va enumera dispozitivele video din sistem.

6

În cazul în care una dintre comenzile prezentate nu este recunoscută sau camera video nu este recunoscută ca dispozitiv USB sau video se va verifica dacă pachetele software necesare sunt instalate:

opkg update 

opkg install kmod-video-uvc kmod-video-core

opkg install usbutils

opkg install mjpg-streamer

Pentru transmisia live de imagine se va utiliza programul mjpg-streamer (instalat de ultima comandă din blocul anterior). Comanda de pornire a acestuia este:

mjpg_streamer -i “input_uvc.so -d /dev/video0 -y” -o “output_http.so”

Accesarea imaginilor transmise se poate face la adresele:

Flux video:

http://adresa_IP_sistem:8080/?action=stream

Imagini:

http://adresa_IP_sistem:8080/?action=snapshot

Pentru ca aplicația mjpg-streamer să pornească în mod automat trebuie ca în fișierul /etc/config/mjpg_streamer să configurați parametrul enabled (și alți parametrii dacă este cazul):

config mjpg-streamer ‘core’

        option enabled ‘1’

        option input ‘uvc’

        option output ‘http’

        option device ‘/dev/video0’

#       option resolution ‘320×240’

        option yuv ‘1’

        option quality ’80’

        option fps ’15’

#       option led ‘auto’

#       option www ‘/www/webcam’

        option port ‘8080’

#       option username ‘openwrt’

#       option password ‘openwrt’

și să executați comanda:

/etc/init.d/mjpg-streamer enable

Pentru mai multe informații despre configurarea programului mjpg-streamer puteți consulta materialul:

Webcam with the Linux UVC driver [OpenWrt Wiki]

https://wiki.openwrt.org/doc/howto/webcam

În acest moment mașina emite imagini live și poate fi comandată simultan prin WiFi. Pentru vizualizarea imaginilor se poate utiliza un client web (browser) sau o aplicație multimedia (VLC de exemplu – captura de ecran de mai jos).

7

Pentru a putea realiza o comandă mai bună a platformei robotice vom înlocui clientul telnet utilizat până acum cu o aplicație mobilă pentru dispozitivele Android: RoboRemoFree – Arduino control:

8

https://play.google.com/store/apps/details?id=com.hardcodedjoy.roboremofree

Această aplicație a fost creată pentru proiecte bazate pe platforma Arduino și module de comunicație bluetooth  sau pentru platforme bazate pe circuitul WiFi ESP8266 dar noi o vom putea utiliza fără probleme pentru platforma noastră. Mai multe despre proiectul Robo Remo puteți găsi la adresa:

RoboRemo – Customizable Bluetooth / Internet / WiFi Remote Control App

http://www.roboremo.com/

Pentru configurarea aplicației mobile trebuie să edităm interfața utilizator (edit ui) și să adăugăm cinci controale de tip buton pe care definim acțiunile (set press action): i, d, s, b, x. După finalizarea interfeței ne vom conecta prin rețea (Internet (TCP)) la adresa adresa_ip_sistem:2001 . În acest moment mașina poate fi comandată prin intermediul aplicației mobile iar timpul de reacție este mult mai bun față de varianta prin intermediul protocolului HTTP.

10

9

 

Un ultim sfat: pentru a scădea încărcarea sistemului OpenWRT puteți activa doar comunicația între portul 2001 și a portului serial /dev/ttyS0 . În fișierul /etc/ser2net.conf se vor comenta toate liniile de după linia ce definește comunicația utilizată:

2001:raw:600:/dev/ttyS0:9600 NONE 1STOPBIT 8DATABITS XONXOFF LOCAL -RTSCTS

#2002:raw:600:/dev/ttyS1:9600 NONE 1STOPBIT 8DATABITS XONXOFF LOCAL -RTSCTS

#2003:raw:5:/dev/ttyS2:9600

#2004:raw:5:/dev/ttyS3:115200

 

 

Dacă sunteți în căutare de idei suplimentare vă recomandăm și următoarele proiecte:

Wi-Fi RC Car – Qi Enabled – Arduino Project Hub

https://create.arduino.cc/projecthub/ioanniskydonis/wi-fi-rc-car-qi-enabled-b972b2

WiFi Controlled Mobile Robot | Adafruit Learning System

https://learn.adafruit.com/wifi-controlled-mobile-robot/

Arduino RC Car With FPV Camera

http://www.instructables.com/id/Arduino-RC-Car-with-FPV-Camera/

Make a remote tank with LinkIt smart 7688 Duo and MCS gamepad channel

https://iamblue.gitbooks.io/linkit-smart-nodejs/content/en/cloud/gamepad.html

arduino WiFi remote control car – WiFi arduiCar

http://wiznetmuseum.com/portfolio-items/arduino-wifi-remote-control-car-wifi-arduicar/

Lukse.lt » Carambola powered robot v2

http://lukse.lt/uzrasai/2013-01-carambola-powered-robot-v2/

Proiect WiFi Car Reloaded (partea I)

Așa cum am prezentat și în proiectul precedent (WiFi Car), realizarea unei platforme robotice comandate la distanță prin intermediul unei conexiuni WiFi se poate realiza foarte simplu prin intermediul unei plăci de dezvoltare mixte (microprocesor + microcontroler) – Arduino Yun sau echivalentă. În cadrul lecției de față vom relua aceiași provocare dar vom aduce o serie de îmbunătățiri atât la nivel hardware cât și la nivel funcțional.

1

Din punct de vedere hardware ne propunem să utilizăm o placă de dezvoltare similară cu placa Arduino Yun dar de dimensiuni mult mai mici, în plus nu vom mai utiliza un șasiu cu 2 motoare ci unul cu 4 motoare pentru o stabilitate crescută și o manevrabilitate mult mai bună. Din punct de vedere funcțional vom adăuga posibilitatea de control prin intermediul unei aplicații mobile și transmiterea de imagini live direct de pe platforma robotică (vom adăuga o cameră ce va transmite de pe WiFi Car).

Șasiul utilizat pentru implementare este asemănător cu cel folosit anterior dar dispune de 4 roți și 4 motoare oferind, în ciuda unui consum mai mare, o stabilitate foarte bună și o posibilitate de control al direcției superioară variantei cu doar 2 motoare:

2

https://www.robofun.ro/kit-roboti/flexybot-4-motoare

Placa de dezvoltare utilizată este o placă MediaTek LinkIt Smart 7688 Duo, placă cu aceleași facilități funcționale și performanțe ca și placa de dezvoltare de Arduin Yun dar la un preț și o dimensiune mult mai mici:

3

https://www.robofun.ro/wireless/wireless-wifi/linkit-smart-7688-duo

Pentru controlul motoarelor vom utiliza un driver dual de curent Pololu DRV8835 ce permite o logică de comandă între 2V și 7V și o tensiune de comandă de pănă la 11V și 1.2A per canal (potrivit pentru mașina noastra ce va avea o logică de comandă de 3.3V și o tensiune de alimentare a motoarelor de 7.4V și un curent de 2x300mA per canal):

4

https://www.robofun.ro/mecanice/driver/driver_dc/drv8835-dual-motor-driver

5

Alimentarea mașinii se va face prin intermediul unui accumulator LiPo de 7.4V și capacitate 1800mAh dar dacă se dorește o autonomie mai mare se poate înlocui varianta indicată cu un accumulator de capacitate mai mare. Atenție!!! Utilizarea accumulatorilor LiPo necesită anumite precauții specifice (pericol de explozie / incendiu). Pentru începători este recomandată utilizarea unei cutii de 6 baterii AA – la fel ca și în lecția precedentă – conectarea este identică atât pentru accumulatorul LiPo cât și pentru cutia de baterii.

https://www.robofun.ro/surse_de_alimentare/acumulatori/acumulator-lipo-gens-1800mah

Tensiunea oferită de accumulator va alimenta în mod direct motoarele prin intermediul driverului de curent dar pentru alimentarea plăcii de dezvoltare, deoarece nu există regulator de tensiune pe placă, este nevoie de un regulator step-down de 5V extern, de exemplu:

6

https://www.robofun.ro/surse_de_alimentare/regulator_step_down/pololu-5v-1a-step-down-voltage-regulator-d24v10f5

Astfel, sistemul de alimentare al mașinii are următoarea schemă (este inclus și un întrerupător pentru oprirea alimentării, este util dar opțional):

7

Schema de interconectare a componentelor de comandă este următoarea:

8

După cum se poate vedea din schema de interconectare, placa de dezvoltare se va alimenta la 5V (ieșirea regulatorului de tensiune) iar motoarele (prin intermediul driverului de curent) la 7.4V/9V. Placa de dezvoltare dispune totuși de un regulator de tensiune intern ce coboară tensiunea de la 5V la 3.3V, ieșirea de 3.3V va fi utilizată pentru a indica driverului de curent nivelul tensiunii de comandă (spre deosebire de placa Arduino Yun care avea logica pinilor pe 5V, placa LinkIt Smart 7688 Duo are logica pinilor pe 3.3V). La ieșirea driverului de curent se vor conecta câte două motoare pe fiecare canal (cele din dreapta pe un canal, cele din stânga pe celălalt canal).

Comanda individuală a celor patru motoare nu este necesară deoarece controlul direcției se poate face foarte bine și prin comanda simultană a motoarelor de pe aceiași parte. Placa va comanda motoarele de pe partea stângă prin intermediul pinilor digitali 5 și 6 iar motoarele de pe partea dreaptă prin intermediul pinilor digitali 9 și 10 (toți cei patru pini au facilitate de ieșire PWM). Dacă, la punerea în funcțiune a mașinii, se observă anomalii de tipul: motoarele de pe aceiași parte se rotesc în sens invers sau în loc ca mașina să meargă înainte se rotește înseamnă că motoarele au fost conectate încrucișat și trebuie modificată conectarea acestora.

Noua platformă WiFi Car (Reloaded) poate fi programată în mod similar cu vechea platformă WiFi Car (placa LinkIt Smart 7688 Duo are aproape aceiași arhitectură cu placa Arduino Yun și rulează tot sistemul de operare OpenWRT) – singura modificare necesară este schimbarea definițiilor de conectare a pinilor de comandă.

Nu vom continua dezvoltarea programului din proiectul precedent ci vom propune o nouă abordare în comanda la distanță a WiFi Car. Noul sistem software va avea două componente: o componentă ce va rula pe microprocesorul plăcii (sub OpenWRT) și se va ocupa de retransmiterea traficului de rețea către portul serial al microcontrolerului și o componentă ce va rula pe microcontrolerul ATmega32U4 și se va ocupa cu comanda motoarelor conform mesajelor primite pe serială (similar cu funcționarea unei mașini comandate prin bluetooth).

Programul ce va rula pe microcontrolerul ATmega32U4 este următorul (programarea plăcii se poate face, la fel ca și în cazul plăcii Arduino Yun, prin WiFi – Over The Air):

#define MOTOR2_PIN1 10

#define MOTOR2_PIN2 9

#define MOTOR1_PIN1 6

#define MOTOR1_PIN2 5

int vs = 0;

int vd = 0;

void setup() {

  pinMode(MOTOR1_PIN1, OUTPUT);

  pinMode(MOTOR1_PIN2, OUTPUT);

  pinMode(MOTOR2_PIN1, OUTPUT);

  pinMode(MOTOR2_PIN2, OUTPUT);

  Serial1.begin(9600); }

void loop() { 

  if (Serial1.available()) {

    char c = (char)Serial1.read();

    switch (c) {

      case ‘i’:

        if (vs<245) vs=vs+10;

        if (vd<245) vd=vd+10;

        Serial1.print(“Viteza: “);

        Serial1.print(vs);

        Serial1.print(“/”);

        Serial1.println(vd);

        break;

      case ‘b’:

        if (vs>-245) vs=vs-10;

        if (vd>-245) vd=vd-10;

        Serial1.print(“Viteza: “);

        Serial1.print(vs);

        Serial1.print(“/”);

        Serial1.println(vd);

        break;

      case ‘s’:

        if (vs<245) vs=vs+10;

        if (vd>-245) vd=vd-10;

        Serial1.print(“Viteza: “);

        Serial1.print(vs);

        Serial1.print(“/”);

        Serial1.println(vd);

        break;

      case ‘d’:

        if (vs>-245) vs=vs-10;

        if (vd<245) vd=vd+10;

        Serial1.print(“Viteza: “);

        Serial1.print(vs);

        Serial1.print(“/”);

        Serial1.println(vd);

        break;       

      case ‘x’:

        vs=0;

        vd=0;

        Serial1.print(“Viteza: “);

        Serial1.print(vs);

        Serial1.print(“/”);

        Serial1.println(vd);

        break;

    }

  }

  Serial1.flush();

  go(vs,vd);

  delay(50);

}

void go(int speedLeft, int speedRight) {

  if (speedLeft > 0) {

    analogWrite(MOTOR1_PIN1, speedLeft);

    analogWrite(MOTOR1_PIN2, 0);

  }

  else {

    analogWrite(MOTOR1_PIN1, 0);

    analogWrite(MOTOR1_PIN2, -speedLeft);

  }

  if (speedRight > 0) {

    analogWrite(MOTOR2_PIN1, speedRight);

    analogWrite(MOTOR2_PIN2, 0);

  }else {

    analogWrite(MOTOR2_PIN1, 0);

    analogWrite(MOTOR2_PIN2, -speedRight);

  }

}

Se observă că programul preia de pe portul serial Serial1 (portul serial ce face legătura între microprocesor și microcontroler) comenzile de înainte (i), dreapta (d), stânga (s), înapoi (b) și stop (x) și le transmite către motoare. Comenzile constau în modificarea (incrementarea sau decrementarea cu 10) celor două viteze (a motoarelor de pe partea dreapta și a motoarelor de pe partea stângă).

Înainte de a implementa cea de a doua componentă software a sistemului, componenta de legătură între conexiunea WiFi și comunicația serială dintre cele două circuite programabile ale plăcii de dezvoltare, trebuie să configurăm placa LinkIt Smart 7688 Duo să poată acceseze Internet prin intermediul unei rețele WiFi locale – configurația inițială a plăcii – similară cu partea de configurare inițială din lecția precedentă. Pentru configurarea de bază / inițială a plăcii de dezvoltare LinkIt Smart 7688 Duo se poate consulta următorul material:

LinkIt Smart 7688 Duo – Seeed Wiki

http://wiki.seeed.cc/LinkIt_Smart_7688_Duo/

Testarea configurației următoare a fost realizată pe o placă LinkIt Smart 7688 Duo cu firmware 0.9.4.

Componenta software ce va rula pe microprocesorul sistemului sub OpenWRT este aplicația ser2net ce trebuie instalată:

opkg update

opkg install ser2net

Pentru pornirea automată a aplicației la restarea sistemului vom crea fișierul /etc/init.d/ser2net cu următorul conținut:

#!/bin/sh /etc/rc.common

START=10

STOP=15

start(){

ser2net

}

stop(){

killall ser2net

}

După care vom activa pornirea aplicației și vom porni efectiv aplicația:

chmod +x /etc/init.d/ser2net

/etc/init.d/ser2net enable

/etc/init.d/ser2net start

Pentru a transmite comenzile către mașină vom utiliza o aplicație client telnet (putty de exemplu) și ne vom conecta la adresa IP locală a plăcii de dezvoltare pe portul 2001. În consola telnet vom trimite comenzile descrise anterior (caracterele i, s, d, b, x) – captură de ecran de mai jos.

9

În partea a doua a proiectului vom vedea cum putem realiza comanda prin intermediul unei aplicații mobile și, bineînțeles, cum putem adăuga sistemului nostru o cameră video.