蓝牙转向赛格威机器人开源分享

描述

“Segbot”是 UIUC 的 SE 423 级平衡 segway 机器人。segbot 由 Dan Block (d-block@illinois.edu) 教授设计的电路板和 F28379D 微控制器组成，该微控制器是德州仪器 C2000 系列的一部分。该项目的目标是通过蓝牙向 segbot 无线发送转向命令。

蓝牙通讯

蓝牙 LE UART Friend 与 Bluefruit Connect 应用程序兼容。字符通过UART传输到segbot，可以在计算机终端上查看。从 segbot 传输的字符可以在应用程序中查看或绘制。在我的演示中，我从手机发送了加速度计数据，并用它来引导 segbot 通过障碍物。

传入的加速度计数据由前缀“！A”标识，后跟三个浮点值。由于数据是通过 UART 传输的，因此无法立即解释原始值。实现了一个联合，将六个 16 位整数与三个 32 位浮点数存储在内存中的同一位置。

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

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

下面的代码在串行接收函数中。首先，传入的 8 位值保存在过去状态的数组中。然后通过查找前缀“！A”来筛选这些值以确定它是否是加速度计数据。然后，与加速度计数据对应的值组合成 16 位整数并保存为上面定义的新数据类型。然后，这些值存储为浮点数。

        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

在加速度计数据被标记后，仍然在串行接收功能中，对应于 x、y 和 z 方向上的加速度的三个浮点数被解释为 segbot 的转向指令。segbot 通过更改“turnrate”和“FwdBackOffset”值来驱动。假设手机将被侧向操纵，y 加速度的变化对应于转向指令，z 加速度的变化对应于向前和向后的运动。

iPhone 加速度计轴

 

当加速度在指定方向达到某个阈值时，发出转向指令。阈值是这样的，即故意改变手机位置将引导 segbot，但方向的小幅波动不会。转向速度已调整为我认为最容易转向的速度，但可以调整为更快或更慢。

            //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;
            }

接线

 

上图显示了 UART Friend 到 segbot 的接线图。蓝牙传感器连接到 5 V 电源。芯片的接收线连接到segbot的发送线，发送线连接到segbot的接收线，对应F28739D处理器的Serial C。为了在数据模式下工作，蓝牙芯片的 CTS 引脚必须接地。它连接到 GPIO 引脚并设置为低电平，从而可以通过编辑代码轻松更改模式。

分段机器人组件

庆典

当 segbot 完成障碍赛时，它会通过蜂鸣器播放 Kool & The Gang 的“Celebration”并跳一段小舞。当麦克风听到我的欢呼声时会触发此响应。这是由大约 625 Hz 的频率识别的，我使用频率分析仪应用程序发现了这个频率。麦克风以 10 kHz 的速率进行采样，并通过 Goertzel 算法传递数据，该算法搜索 625 Hz 的目标频率。在我的另一个项目中有更多关于音符检测以及歌曲和舞蹈的信息，链接在这里。