Demonstracijski program za robota Lego Mindstorms EV3, ki se zna premikati po danih točkah na poligonu. Namenjeno tekmovanju Robo liga FRI 2019: Sadovnjak.

Program je napisan v Python3 in deluje na operacijskem sistemu ev3dev.

Sledite navodilom ev3dev Getting Started, da pridobite operacijski sistem ev3dev-stretch in ga namestite na SD kartico, ki ste jo dobili s kompletom. Za priklop v brezžično omrežje uporabite adapter za WiFi, ki ste ga prav tako dobili v kompletu.

Na robota se povežete prek protokola SSH, datoteke pa nalagate nanj prek protokola SFTP. Privzeto je uporabniško ime robot in geslo maker.

• Če uporabljate Windows, vam priporočamo uporabo programa MobaXterm, ki združuje odjemalca za SSH in SFTP v učinkovitem grafičnem uporabniškem vmesniku.

• Enostavnejša možnost pa je uporaba urejevalnika Visual Studio Code v kombinaciji z razširitvijo EV3 Device Browser. Za namestitev in konfiguracijo sledite tem izčrpnim navodilom.

Povežite se na robota in v terminalu izvršite naslednje ukaze za namestitev paketov pycurl in ujson:

sudo apt-get update

sudo apt-get install python3-pycurl

sudo apt-get install python3-ujson

Na robota prenesite (SFTP) datoteko nabiralec.py. V terminalu na robotu se premaknite v mapo, ki vsebuje zgornjo datoteko. Najprej dajte datoteki pravice za izvajanje:

chmod +x nabiralec.py

Nato lahko program poženete:

./nabiralec.py

• Ključni parametri, ki jih morate nujno nastaviti:

  # ID robota. Spremenite, da ustreza številki označbe, ki je določena vaši ekipi.
  ROBOT_ID = 10
  # Konfiguracija povezave na strežnik. LASPP strežnik ima naslov "192.168.0.3".
  SERVER_IP = "192.168.0.3"

• Predpostavljamo, da se datoteka game.json, ki hrani podatke o tekmi, nahaja v začetni (root) mapi na strežniku.

• Vzpostavitev povezave s strežnikom in pošiljanje zahteve:

  conn = Connection(url)
  game_state = conn.request()

• Predpostavljamo, da ste velika motorja priklopili na izhoda A in D, lahko pa to nastavite v spremenljivkah MOTOR_LEFT_PORT in MOTOR_RIGHT_PORT.

• Del programa je namenjen preverjanju, ali je dotično tipalo priklopljeno na vhod - funkcija init_sensor_touch. Za zgled smo uporabili tipalo za dotik (TouchSensor), vendar v sami kodi nismo uporabili njegove vrednosti. Klic te funkcije lahko mirno zakomentirate, morda pa vam vseeno pride kdaj prav.

• Program se konča, če ugotovimo, da robot v trenutni tekmi ne tekmuje. Se pravi, da njegovega IDja ni na seznamu currentGameTeams v datoteki gameData.json, ki je del kode sledilca objektov (glej navodila za sledenje objektom). Poskrbite torej, da boste ustrezno nastavili zapise v gameData.json.

• Robot miruje, če tekma ne teče (game_state['gameOn'] == False) ali če oznaka robota ni zaznana.

• Program na robotu izvaja premikanje po vnaprej določenih točkah na poligonu. Seznam je definiran kot targets_list. V našem primeru se bo robot vozil po notranjih kotih obeh košar. Več informacij o zapisu stanja tekme.

  targets_list = [
      Point(game_state['field']['baskets'][team_my_tag]['bottomRight']),
      Point(game_state['field']['baskets'][team_my_tag]['topRight']),
      Point(game_state['field']['baskets'][team_op_tag]['topLeft']),
      Point(game_state['field']['baskets'][team_op_tag]['bottomLeft']),
  ]

• Robot izvaja štiri stanja, katerim seveda lahko dodate poljubna druga, denimo za zaznavanje bližnjega trka.

  • IDLE: stanje mirovanja in tudi začetno stanje. Tu se odločamo, kaj bo robot sedaj počel.
  • LOAD_NEXT_TARGET: kot trenutno ciljno točko naložimo naslednjo točko iz seznama targets_list. Ko pridemo do konca seznama, gremo spet od začetka.
  • TURN: stanje obračanja robota na mestu z regulatorjem PID. Hitrost levega motorja je nasprotna vrednost hitrosti desnega motorja. Stanje je zaključeno, ko je robot obrnjen proti ciljni točki v toleranci DIR_EPS stopinj.
  • DRIVE_STRAIGHT: stanje vožnje "naravnost" (robot vmes tudi zavija, da ohranja ničelno napako v kotu med sabo in ciljem). Hitrost na motorju je sestavljena iz dveh delov: nazivna hitrost (base) in hitrost obračanja (turn). Vsaka od njih je podvržena regulaciji s svojim regulatorjem PID.

• Za nastavitev hitrosti obeh motorjev uporabljamo regulator PID (sestavljen iz Proporcionalnega, Integralnega in oDvodnega člena), ki je določen z naslednjimi parametri:

  • Kp: ojačitev proporcionalnega dela regulatorja. Visoke vrednosti pomenijo hitrejši odziv sistema, vendar pozor: previsoke vrednosti povzročijo oscilacije in nestabilnost.
  • Ki: ojačitev integralnega člena regulatorja. Izniči napako v ustaljenem stanju. Zmanjša odzivnost.
  • Kd: ojačitev odvoda napake. Zmanjša čas umirjanja in poveča odzivnost.
  • integral_limit: najvišja dovoljena vrednost integrala. Sčasoma namreč lahko integralni člen zelo naraste in ga je modro omejiti.

  Povabljeni ste, da preizkušate različne nastavitve teh parametrov in s tem dosežete boljši (hitrejši/stabilnejši) odziv.

• Uradna stran projekta ev3dev

• Vodiči za programiranje EV3 v Pythonu

• Dokumentacija knjižnice python-ev3dev