描述

“Segbot”是 UIUC 的 SE 423 級(jí)平衡 segway 機(jī)器人。segbot 由 Dan Block (d-block@illinois.edu) 教授設(shè)計(jì)的電路板和 F28379D 微控制器組成，該微控制器是德州儀器 C2000 系列的一部分。該項(xiàng)目的目標(biāo)是通過藍(lán)牙向 segbot 無線發(fā)送轉(zhuǎn)向命令。

藍(lán)牙通訊

藍(lán)牙 LE UART Friend 與 Bluefruit Connect 應(yīng)用程序兼容。字符通過UART傳輸?shù)絪egbot，可以在計(jì)算機(jī)終端上查看。從 segbot 傳輸?shù)淖址梢栽趹?yīng)用程序中查看或繪制。在我的演示中，我從手機(jī)發(fā)送了加速度計(jì)數(shù)據(jù)，并用它來引導(dǎo) segbot 通過障礙物。

傳入的加速度計(jì)數(shù)據(jù)由前綴“！A”標(biāo)識(shí)，后跟三個(gè)浮點(diǎn)值。由于數(shù)據(jù)是通過 UART 傳輸?shù)?，因此無法立即解釋原始值。實(shí)現(xiàn)了一個(gè)聯(lián)合，將六個(gè) 16 位整數(shù)與三個(gè) 32 位浮點(diǎn)數(shù)存儲(chǔ)在內(nèi)存中的同一位置。

typedef union phonedata_s{
    uint16_t rawdata[6];
    float fltdata[3];

}phonedata_t;
phonedata_t phoneaccel; //use new data type defined in union

下面的代碼在串行接收函數(shù)中。首先，傳入的 8 位值保存在過去狀態(tài)的數(shù)組中。然后通過查找前綴“！A”來篩選這些值以確定它是否是加速度計(jì)數(shù)據(jù)。然后，與加速度計(jì)數(shù)據(jù)對(duì)應(yīng)的值組合成 16 位整數(shù)并保存為上面定義的新數(shù)據(jù)類型。然后，這些值存儲(chǔ)為浮點(diǎn)數(shù)。

        if((past[0] == '!')&&(past[1] == 'A')){
            //incoming accelerometer data 
            //X
            phoneaccel.rawdata[0] = (past[3]<<8)|past[2];
            phoneaccel.rawdata[1] = (past[5]<<8)|past[4];
            //Y
            phoneaccel.rawdata[2] = (past[7]<<8)|past[6];
            phoneaccel.rawdata[3] = (past[9]<<8)|past[8];
            //Z
            phoneaccel.rawdata[4] = (past[11]<<8)|past[10];
            phoneaccel.rawdata[5] = (past[13]<<8)|past[12];

            ble_x = phoneaccel.fltdata[0];
            ble_y = phoneaccel.fltdata[1];
            ble_z = phoneaccel.fltdata[2];

操舵

在加速度計(jì)數(shù)據(jù)被標(biāo)記后，仍然在串行接收功能中，對(duì)應(yīng)于 x、y 和 z 方向上的加速度的三個(gè)浮點(diǎn)數(shù)被解釋為 segbot 的轉(zhuǎn)向指令。segbot 通過更改“turnrate”和“FwdBackOffset”值來驅(qū)動(dòng)。假設(shè)手機(jī)將被側(cè)向操縱，y 加速度的變化對(duì)應(yīng)于轉(zhuǎn)向指令，z 加速度的變化對(duì)應(yīng)于向前和向后的運(yùn)動(dòng)。

?

iPhone 加速度計(jì)軸

?

當(dāng)加速度在指定方向達(dá)到某個(gè)閾值時(shí)，發(fā)出轉(zhuǎn)向指令。閾值是這樣的，即故意改變手機(jī)位置將引導(dǎo) segbot，但方向的小幅波動(dòng)不會(huì)。轉(zhuǎn)向速度已調(diào)整為我認(rèn)為最容易轉(zhuǎn)向的速度，但可以調(diào)整為更快或更慢。

            //Interpret phone accel data as steering instructions
            if(ble_y >= 0.3){
                //turn left
                turnrate = -4.0;
            }else if(ble_y <= -0.3){
                //turn right
                turnrate = 4.0;
            }else if(fabs(ble_y) < 0.3){
                //don't turn
                turnrate = 0;
            }

            if(ble_z <= -0.3){
                //go forward
                FwdBackOffset = -1.0;
            }else if(ble_z >= 0.3){
                //go backward
                FwdBackOffset = 1.0;
            }else if(fabs(ble_z) < 0.3){
                //don't go forward or backward
                FwdBackOffset = 0;
            }

接線

?

上圖顯示了 UART Friend 到 segbot 的接線圖。藍(lán)牙傳感器連接到 5 V 電源。芯片的接收線連接到segbot的發(fā)送線，發(fā)送線連接到segbot的接收線，對(duì)應(yīng)F28739D處理器的Serial C。為了在數(shù)據(jù)模式下工作，藍(lán)牙芯片的 CTS 引腳必須接地。它連接到 GPIO 引腳并設(shè)置為低電平，從而可以通過編輯代碼輕松更改模式。

分段機(jī)器人組件

慶典

當(dāng) segbot 完成障礙賽時(shí)，它會(huì)通過蜂鳴器播放 Kool & The Gang 的“Celebration”并跳一段小舞。當(dāng)麥克風(fēng)聽到我的歡呼聲時(shí)會(huì)觸發(fā)此響應(yīng)。這是由大約 625 Hz 的頻率識(shí)別的，我使用頻率分析儀應(yīng)用程序發(fā)現(xiàn)了這個(gè)頻率。麥克風(fēng)以 10 kHz 的速率進(jìn)行采樣，并通過 Goertzel 算法傳遞數(shù)據(jù)，該算法搜索 625 Hz 的目標(biāo)頻率。在我的另一個(gè)項(xiàng)目中有更多關(guān)于音符檢測(cè)以及歌曲和舞蹈的信息，鏈接在這里。