STEM教育 🤖 基于Edison的自动抓取机器人：激发孩子的创造力！

基于edison的动抓取机器人

远程机械臂去抓取物体时，一般情况下我们会人工去控制每一个舵机的转动角度，但是由于视差以及人工操作的不可控性使抓取操作变得不那么简单。在自动抓取机器人中我们通过edison进行图像分析处理，自动调节机械臂与物体之间的相对位置，当图像于抓取位置图像相吻合时，再通过过距离传感器消除视察实现自动抓取。

硬件组成：

1.Intel Edison & Arduino Breakout Kit ×1

2.Tplinkw703n（刷入openWRT） ×1

3.L298N ×2

4.直流减速电机 ×4

5.摄像头 ×1

6.舵机 ×5

第一部分：设置GPIO

GPIO python来驱动GPIO
import mraaprint (mraa.getVersion())
x = mraa.Gpio(13)
x.dir(mraa.DIR_OUT)
x.write(1)

第二部分：封装轮子

class Wheel:
pins ={'a':[13,15],'b':[16,18],'c':[19,21],'d':[22,24]}# 这里指定了四个轮子所使用的8个GPIO接口
def __init__(self,name):
self.name = name
self.pin = Wheel.pins[self.name]
GPIO.setmode(GPIO.BOARD)
GPIO.setup(self.pin[0],GPIO.OUT)
GPIO.setup(self.pin[1],GPIO.OUT)
self.stop()
def forward(self):
GPIO.output(self.pin[0],GPIO.HIGH)
GPIO.output(self.pin[1],GPIO.LOW)
def stop(self):
GPIO.output(self.pin[0],False)
GPIO.output(self.pin[1],False)
def back(self):
GPIO.output(self.pin[0],False)
GPIO.output(self.pin[1],True)

Wheel('a').forward() #a,b,c,d是四个轮子的名字

通过调用每个Wheel实例，可以对他们自由操作。由于整个车是由四个轮子协同来工作的，我们需要同时来让四个轮子一起工作，对此对这种协同工作进行封装，让我们不必在关心怎样驱动4个轮子就可以前进了：

第三部分：封装车子

前进、后退、左转、右转，封装一下代码

class Car:
wheels=[Wheel('a'),Wheel('b'),Wheel('c'),Wheel('d')]
@staticmethod
def init():
GPIO.setmode(GPIO.BOARD)
@staticmethod
def forward():
for wheel in Car.wheels:
wheel.forward()
@staticmethod
def back():
for wheel in Car.wheels:
wheel.back()
@staticmethod
def left():
Car.wheels[0].forward()
Car.wheels[1].forward()
Car.wheels[3].back()
Car.wheels[2].back()
@staticmethod
def right():
Car.wheels[2].forward()
Car.wheels[3].forward()
Car.wheels[0].back()
Car.wheels[1].back()
@staticmethod
def stop():
Car.wheel[0].stop()
Car.wheel[1].stop()
Car.wheel[3].stop()
Car.wheel[2].stop()

远程遥控小车，因此小车必须提供和外部遥控设备的通信接口：

第四部分：通信程序

选择了Wifi的方式，所以使用socket作为接口最直接不过了：

rom socket import *
import sys
import time
import car
commands ={'forward':Car.forward,
'back':Car.back,
'stop':Car.stop,
'left':Car.left,
'right':Car.right
}
def execute(command):
print command
commands[command]()
HOST ='192.168.2.101' #the ip of edison
PORT = 8888
s= socket(AF_INET, SOCK_STREAM)
s.bind((HOST, PORT))
s.listen(1)
print ('listening on 8888')
while 1:
conn, addr = s.accept()
print ('Connected by:', addr)
while 1:
command= conn.recv(1024).replace('\n','')
if not command:break
execute(command)
conn.close()

> sudo python server.py 之后，edison会监听8888端口一旦有消息传递过来，根据命令参数调用相应的方法。小车的服务端接口就相当一个执行者，接受到命令就立刻执行，此次只要可以建立和小车的socket连接，便可以轻松控制。

第五部分：手机操作小车

通过手机来操作，实际上就通过socket和edison进行通信，当edison处于listening状态，对于手机来说，它要做的最重要的事情就是发送消息到edison，成为一个小车的指挥者：

package com.simplexk;
import java.io.PrintWriter;
import java.net.Socket;
public class Commander {
public static String HOST ="192.168.2.101"; //the ip of edison
public static int PORT =9000;
public static void send(Command forward) throws Exception {
Socket socket = new Socket(HOST, PORT);
PrintWriter writer = new PrintWriter(socket.getOutputStream());
writer.println(forward.toString());
writer.flush();
socket.close();
}
}

第六摄像头
1:tplinkw703n刷入openwrt进行图像采集
2：通过http://192.168.1.1:8080/?action=stream获取图像
3.703n除作为图像采集外，还作为路由器，将客户端（手机或电脑）与edison链接，通过wifi进行图像传输和控制
4.采集后的图像通过opencv进行识别和处理，作为控制信号。控制机械臂抓取物体。
5.由于采集图像与真实情况存在误差，不能准确的抓取物体，需要在机械臂爪臂上增加距离传感器，与图像识别相结合进行物体的抓取。
基于edison的自动抓取机器人图1

第七网页
<html>
<head>
<title>Edison</title>
</head>
<body>
<table width="915" border="1" cellpadding="2">
  <tr>
<td width="432" height="326"><div align="left"><input type="button" value=" " style="height:80px; width:80px;"  />
      <input type="button" value="Go" style="height:80px; width:80px;"  />
   <input type="button" value="  " style="height:80px; width:80px;"  />
   <input type="button" value=" Servo11 " style="height:80px; width:80px;"  />
   <input type="button" value="Servo12" style="height:80px; width:80px;"  />
   <input type="button" value="Left" style="height:80px; width:80px;"  />
   <input type="button" value="Stop" style="height:80px; width:80px;"  />
   <input type="button" value="Right" style="height:80px; width:80px;"  />
   <input type="button" value=" Servo21 " style="height:80px; width:80px;"  />
   <input type="button" value="Servo22" style="height:80px; width:80px;"  />
   <input type="button" value="  " style="height:80px; width:80px;"  />
   <input type="button" value="Back" style="height:80px; width:80px;"  />
      <input type="button" value="  " style="height:80px; width:80px;"  />
      <input type="button" value=" Servo31 " style="height:80px; width:80px;"  />
      <input type="button" value="Servo32" style="height:80px; width:80px;"  />
      <input type="button" value="Auto" style="height:80px; width:80px;"  />
      <input type="button" value="camera11" style="height:80px; width:80px;"  />
      <input type="button" value="camera12" style="height:80px; width:80px;"  />
      <input type="button" value="  camera21" style="height:80px; width:80px;"  />
         <input type="button" value="camera22" style="height:80px; width:80px;"  />
</div></td>
<td width="463"><iframe src="192.168.1.1:8080/?action=stream" width="320" height="240"> </td>
  </tr>
</table>
</body>
</html>
基于edison的自动抓取机器人图3