四驱小车循迹实验-循迹实现

    前两篇文章已经介绍了如何组装四驱小车以及小车的驱动类封装；接下来这篇文章将尝试驱动类调用以及小车循迹测试。
    小车组装文章：https://www.shumeijiang.com/2021/09/23/四驱小车循迹实验-小车组装/。
    小车驱动类封装文章：https://www.shumeijiang.com/2021/09/23/四驱小车循迹实验-直流电机驱动封装/。

#循迹实验效果

#实现效果：
    从上面gif图以及视频可看到，小车遇到直线会直行前进，由于手工贴的胶带不是很直所以小车会实时调整前进的角度；当遇到转弯时，同样会一点点进行转弯直到寻找到黑线线条；

    上图模拟小车前面并排的三个红外避障传感器，分别是ONE，TWO，THREEE；默认黑线位于TWO传感器正下方为直行；由于小车要不停向前移动，但是黑线有弯曲或者转弯的情况，所以小车会出现三个传感器分别接触黑线的情况；通过不同的传感器被触发事件，从而得出小车现在的行走方向以及判断是否要做方向调整，具体原理如下（1为检测到黑线触发事件，0为未检测到黑线）：

1、ONE=1，THREE=0 说明黑线偏转右侧，此时小车应向右转向；
2、ONE=0，THREE=1 说明黑线偏转左侧，此时小车应向左转向；
3、ONE=0，TWO=1，THREE=0 说明黑线在中心方向，小车需直行；
4、ONE=1，TWO=1，THREE=1 说明遇到横线，小车需停顿；
5、ONE=0，TWO=0，THREE=0 说明小车失去黑线，此时需寻找或者停止。

#实现代码


#!/usr/bin/env python

#coding:utf-8



'''

from JiuJiang

树莓酱的操作实例

http:://www.shumeijiang.com

'''



import RPi.GPIO as GPIO

import time



GPIO.setwarnings(False)



#引入驱动类

from baseAct import baseAct

#实例化驱动类并赋值四个电机所占引脚值

act = baseAct(17, 16, 13, 12, 19, 18, 21, 20)



#三个传感器检测黑线 

senseOne = 22

senseTwo = 23

senseThree = 24



#一个检测障碍物

checkPin = 25



GPIO.setmode(GPIO.BCM)

GPIO.setup(senseOne, GPIO.IN, pull_up_down=GPIO.PUD_DOWN)

GPIO.setup(senseTwo, GPIO.IN, pull_up_down=GPIO.PUD_UP)

GPIO.setup(senseThree, GPIO.IN, pull_up_down=GPIO.PUD_DOWN)

GPIO.setup(checkPin, GPIO.IN, pull_up_down=GPIO.PUD_UP)



#事件注册 注意不同传感器触发事件不同

GPIO.add_event_detect(senseOne, GPIO.RISING, bouncetime=200)

GPIO.add_event_detect(senseTwo, GPIO.FALLING, bouncetime=200)

GPIO.add_event_detect(senseThree, GPIO.RISING, bouncetime=200)

GPIO.add_event_detect(checkPin, GPIO.FALLING, bouncetime=200)



#检测事件

def check_event(pin):

    status = GPIO.event_detected(pin)

    return status



#检测状态

def check_status(pin):

    status = GPIO.input(pin)

    return status



#find

done = False

try:

    while not done:

    

        #障碍物检测

        front_status = check_event(checkPin)

        print("front status is %d"% front_status)

        if front_status == 1:

            print('有障碍物 停止')

            act.act_backward(0.5, 50, 50)

            done = True

            break



        #检测各传感器状态

        #status = find_way(senseOne, senseTwo, senseThree)

        sOne = check_event(senseOne)

        sTwo = check_event(senseTwo)

        sThree = check_event(senseThree)



        print('sOne is %d'% sOne)

        print('sTwo is %d'% sTwo)

        print('sThreee is %d' % sThree)

        

        way_type = 'forward'

        #继续前行

        if sOne == 0 and sThree==0:

            act.act_forward(0.15, 50, 40, True)

            print('forward')



        #遇到横线停顿

        elif sOne == 1 and sThree == 1: 

            time.sleep(0.5)

            print('wait')



        #向右侧转弯调整

        elif sOne == 1 and sThree == 0:

            #act.turn_right(0.15, 50, 40)



            #检测是否居中

            find = False

            while not find:

                oneStatus = check_event(senseOne)

                twoStatus = check_event(senseTwo)

                threeStatus = check_event(senseThree)

                print('run right---->>')

                print('one status is %d'% oneStatus)

                print('two status is %d'% twoStatus)

                print('three status is %d'% threeStatus)



                if oneStatus==0 and twoStatus==1 and threeStatus==0:

                    find = True

                    break



                act.turn_right(0.15, 55, 45, True)

                time.sleep(0.2)

                    

            print('right')

            way_type = 'right'



        #向左侧转弯调整

        elif sOne == 0 and sThree == 1:



            find = False

            while not find:

                oneStatus = check_event(senseOne)

                twoStatus = check_event(senseTwo)

                threeStatus = check_event(senseThree)

                print('run left&lt;&lt;----')

                print('one status is %d'% oneStatus)

                print('two status is %d'% twoStatus)

                print('three status is %d'% threeStatus)



                if oneStatus==0 and twoStatus==1 and threeStatus==0:

                    find = True

                    break



                act.turn_left(0.15, 55, 45, True)

                time.sleep(0.2)



            print('left')

            way_type = 'left'

        else:

            pass



        print('once')

        #time.sleep(0.2)



        #if sOne==0 and sTwo==0 and sThree==0:

            #act.act_break()

            #print('stop!!!!')

            #break



except KeyboardInterrupt:

    pass



GPIO.cleanup()

从上面的代码可以看到循迹的策略和流程如下：

1、首先注册one和three分别一个RISING（低变高）事件，因为默认情况下这两个传感器没有遇到黑线而是地板，所以触发低电平事件（传感器低电平触发检测）；

2、two注册一个FALLING（高变低）事件，因为默认two传感器红外被黑色线条吸收，从而不产生障碍物检测，所以检测状态为高电平；

3、checkPin为小车前方障碍物检测，如果遇到前方障碍物，小车停车并后退，这个不是重点不做详细介绍；

4、one、two、three传感器的防抖时间bouncetime，异或说检测间隔为200毫秒，这个可以自己调节，主要用于探测黑线的频率；

5、紧接着进入一个while循环，每次都检测三个传感器状态，当发现：
（1）one和three都没有触发RISING事件，我们认为此时黑线还在中间，所以直行；
（2）one和three都触发RISING事件，说明遇到横线，所以停顿；
（3）one触发，three没有触发，说明直行后黑线弯曲，触发了右侧one传感器；为了黑线居中，这个时候小车就需要右转，但是由于不知道黑线弯曲程度（后续可实验图像识别），所以小车进入一个找线环节，以0.15秒的步伐，一点点右转，同时占空比调为55，赫兹设置为45，降低右转速度；当two传感器触发FALLING事件，说明小车归正，则继续触发直行策略，以此类推；
（4）one没有触发，three触发，说明直行后黑线向左弯曲，触发左转动作，具体细节同右转相似；

6、如此，小车便会直行、停顿、左转和右转；当然程序还有很多不足的地方，后续还会继续优化。

#事件检测（边沿检测）部分可参考文章：https://www.shumeijiang.com/2020/03/15/gpio之event_detected系列函数/。

四驱小车循迹实验-循迹实现

jiujiang