新车间 [XinCheJian]

周日的虫虫工作坊有13人参与，10个小朋友加上家长，很热闹，很愉快的周日下午！

感谢Miclle今天把他的电动滑板带过来，太好玩了！把滑板和电动单车合在一起。Miclle把这个留在新车间让有兴趣的朋友一起研究。

电动滑板处女滑

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遥控小车的改造 May 3rd, 2011

今天完成了遥控车的改造，这是自主控制的第一步。这辆车是在淘宝上买的，结构很简单，控制很简陋。方向就是将电机打死，这时候电流会非常大，而且对于将来的自主移动的精细控制带来不利因素。所以很早就想把它改成舵机控制的了，下面就是整个改造的过程。

这就是需要改造的部分。

先将需要改造的部分画下来，便于设计框架结构。我不是机械出身的，所以就画个大概吧。

结构图完成

在图纸上设计新的结构

根据设计切割材料

最后完成的样子，由于是临时电路，也就没固定，看上去有点像垃圾车-_-b

改造部分的特写

再来一张

这些只是机械部份，然后就是控制部份。由于舵机能够转动的角度范围到180度，而该车的转向轮仅能转动在30-40度之间。同时，自主移动机器人目标是在Arduino上面开发。所以我就一步到位，先用Arduino读取天地飞的pwm信号，然后经过转换，输出新的pwm信号给舵机，这样就不会因为卡住而损坏舵机了。

最后效果如下

http://v.youku.com/v_show/id_XMjYzOTc2NzA4.html

使用的程序非常简单，如下：

#include <Servo.h>
//Author:	HE Qichen
//Date:	2011-5-3
//Website:	http://gaishi.vicp.net
//Email:	heqichen(a)gaishi.vicp.net
Servo directionServo;
void setup()
{
  pinMode(2, INPUT);
  directionServo.attach(3);
}
void loop()
{
  int t, a;
  t = pulseIn(2, HIGH);
  a = map(t, 1000, 2000, 65, 115);
  directionServo.write(a);
}

Arduino读取g-sensor数据 May 2nd, 2011

在四轴飞行器上除了要有陀螺仪外，还要有个重要的传感器就是重力传感器。由于它们各自的误差，若使用单一的传感器会造成严重的精读问题，使飞行器丧失稳定性。所以要用两个传感器进行相互矫正。

现在重力传感器应用非常广，目前iphone等智能手机上都有重力传感器，包括笔者的一台山寨手机上都有重力传感器。

这次就是要用Android来读取重力传感器的数据。这个重力传感器模块是从淘宝购买的，模块非常简单，自己够买芯片来焊接也不成问题。根据它的datasheet，就能够知道如何使用这款重力加速度模块了。下面就进行详细的介绍

这个模块使用的芯片型号是MMA7260Q，(datasheet下载[PDF,229KB])，测试中的电路就是下面图片中的样子

控制的目标是通过重力传感器的数据来控制舵机的转动。但是发现会有少量的抖动，于是在程序中加入了一个简单的滤波器，阶数没有仔细调，但是基本上能够进行控制了。

http://v.youku.com/v_show/id_XMjYzNjIyODIw.html

下面是芯片的特写

下面是用到的代码

#include <Servo.h>
//Author:  HE Qichen
//Email:  heqichen(a)gaishi.vicp.net
//Website:  http://gaishi.vicp.net
//Date:  2011-5-2
#define FILTER_LEVEL  3
class Filter
{
  private:
    int buffer[FILTER_LEVEL];
  public:
    Filter()
    {
      int i;
      for (i=0; i<FILTER_LEVEL; ++i)
      {
        buffer[i] = 0;
      }
    }
    int filter(int value)
    {
      int i;
      int sum;
      for (i=0; i<FILTER_LEVEL-1; ++i)
      {
        buffer[i] = buffer[i+1];
      }
      buffer[FILTER_LEVEL-1] = value;
      sum = 0;
      for (i=0; i<FILTER_LEVEL; ++i)
      {
        sum += buffer[i];
      }
      return sum / FILTER_LEVEL;
    }
};
Servo testServo;
Filter xFilter, yFilter, zFilter;
void setup()
{
  Serial.begin(9600);
  testServo.attach(2);
}
void loop()
{
  int gx, gy, gz;
  gx = analogRead(A0);
  gy = analogRead(A1);
  gz = analogRead(A2);
  Serial.print("x: ");
  Serial.print(gx, DEC);
  Serial.print("  y: ");
  Serial.print(gy, DEC);
  Serial.print("  z: ");
  Serial.println(gz, DEC);
  int fgx, fgy, fgz;
  fgx = xFilter.filter(gx);
  fgy = yFilter.filter(gy);
  fgz = zFilter.filter(gz);
  Serial.print("  fx: ");
  Serial.print(fgx, DEC);
  Serial.print("  fy: ");
  Serial.print(fgy, DEC);
  Serial.print("  fz: ");
  Serial.println(fgz, DEC);
  testServo.write((fgz-100)/3);
  //delay(10);
}

嵌入之梦-圆梦小车开发 May 1st, 2011

今天看到一台嵌入之梦的小车，但是上电之后发了疯似的乱跑，所以刷之。但新车间却没有网络，没办法，自己一点一点试。。结果如下

CT1	接受pwm，控制速度
CT2	前进控制信号，高电位转动
CT3	后退控制信号，高电位转动

但是由于小车上的UNO与我的Ubuntu连接有问题，貌似只有Windows是好的，Mac OS有时也会出问题。所以最后车上改用了Mega 1280。

但是又发现一个问题，就是Arduino使用USB供电的时候很正常，然而，使用车上接出来的5V电源时，程序就会混乱，完全没有一点规律。猜测可能是由于电机转动导致整个系统的电压下降，无法提供足够的电压给Arduino的板子上。这大概也是之前uno不会发疯的原因。没办法，在小车上再接一块9V层叠式电池，作为Arduino的电源。最后终于行了。

后面程序的作用是往前走，遇到前方有物体是后退，打弯，然后继续往前，一个简单的壁障程序。没有用到速度控制。下面就是这个小车最后的样子，手机拍的，将就看吧

左侧照

右侧照

再来一张

用到的程序就是下面的

//Author:	HE Qichen
//Email:	heqichen(a)gaishi.vicp.net
//Website:	http://gaishi.vicp.net
//Date:	2011-5-1
int status;
#define LEFT_SPEED   6
#define LEFT_FORWARD  7
#define LEFT_BACKWARD  8
#define RIGHT_SPEED  10
#define RIGHT_FORWARD  11
#define RIGHT_BACKWARD  12
#define ULTRASONIC_ECHO  3
#define ULTRASONIC_TRIG  4
#define NORMAL_SPEED  100
#define STOP_SPEED  0
void setup()
{
  Serial.begin(9600);
  setupMove();
  setupUltrasonic();
}
void loop()
{
  unsigned int d;
  moveForward();
  d = readDistance();
  Serial.println(d, DEC);
  if (d < 700)
  {
    moveBackward();
    delay(500);
    turnLeft();
    delay(200);
  }
}
void moveForward()
{
  analogWrite(LEFT_SPEED, NORMAL_SPEED);
  digitalWrite(LEFT_BACKWARD, LOW);
  digitalWrite(LEFT_FORWARD, HIGH);
  analogWrite(RIGHT_SPEED, NORMAL_SPEED);
  digitalWrite(RIGHT_BACKWARD, LOW);
  digitalWrite(RIGHT_FORWARD, HIGH);
}
void moveBackward()
{
  analogWrite(LEFT_SPEED, NORMAL_SPEED);
  digitalWrite(LEFT_BACKWARD, HIGH);
  digitalWrite(LEFT_FORWARD, LOW);
  analogWrite(RIGHT_SPEED, NORMAL_SPEED);
  digitalWrite(RIGHT_BACKWARD, HIGH);
  digitalWrite(RIGHT_FORWARD, LOW);
}
void turnLeft()
{
  analogWrite(LEFT_SPEED, NORMAL_SPEED);
  digitalWrite(LEFT_BACKWARD, HIGH);
  digitalWrite(LEFT_FORWARD, LOW);
  analogWrite(RIGHT_SPEED, NORMAL_SPEED);
  digitalWrite(RIGHT_BACKWARD, LOW);
  digitalWrite(RIGHT_FORWARD, HIGH);
}
void turnRight()
{
  analogWrite(LEFT_SPEED, NORMAL_SPEED);
  digitalWrite(LEFT_BACKWARD, LOW);
  digitalWrite(LEFT_FORWARD, HIGH);
  analogWrite(RIGHT_SPEED, NORMAL_SPEED);
  digitalWrite(RIGHT_BACKWARD, HIGH);
  digitalWrite(RIGHT_FORWARD, LOW);
}
void moveStop()
{
  analogWrite(LEFT_SPEED, STOP_SPEED);
  digitalWrite(LEFT_BACKWARD, LOW);
  digitalWrite(LEFT_FORWARD, LOW);
  analogWrite(RIGHT_SPEED, STOP_SPEED);
  digitalWrite(RIGHT_BACKWARD, LOW);
  digitalWrite(RIGHT_FORWARD, LOW);
}
void setupMove()
{
  pinMode(LEFT_SPEED, OUTPUT);
  pinMode(LEFT_FORWARD, OUTPUT);
  pinMode(LEFT_BACKWARD, OUTPUT);
  pinMode(RIGHT_SPEED, OUTPUT);
  pinMode(RIGHT_FORWARD, OUTPUT);
  pinMode(RIGHT_BACKWARD, OUTPUT);
  analogWrite(LEFT_SPEED, STOP_SPEED);
  digitalWrite(LEFT_FORWARD, LOW);
  digitalWrite(LEFT_BACKWARD, LOW);
  analogWrite(RIGHT_SPEED, STOP_SPEED);
  digitalWrite(RIGHT_FORWARD, LOW);
  digitalWrite(RIGHT_BACKWARD, LOW);
}
unsigned int readDistance()
{
  int duration;
  digitalWrite(ULTRASONIC_TRIG, LOW);
  delayMicroseconds(2);
  digitalWrite(ULTRASONIC_TRIG, HIGH);
  delayMicroseconds(5);
  digitalWrite(ULTRASONIC_TRIG, LOW);
  // The same pin is used to read the signal from the PING))): a HIGH
  // pulse whose duration is the time (in microseconds) from the sending
  // of the ping to the reception of its echo off of an object.
  duration = pulseIn(ULTRASONIC_ECHO, HIGH);
  return duration;
}
void  setupUltrasonic()
{
  pinMode(ULTRASONIC_TRIG, OUTPUT);
  pinMode(ULTRASONIC_ECHO, INPUT);
  digitalWrite(ULTRASONIC_TRIG, LOW);
}

在Arduino上使用陀螺仪控制舵机 May 1st, 2011

今天拿到了四轴飞行器的一个重要部件，就是陀螺仪。^_^ 下面这张图上的就是了，这是一个三轴陀螺仪，seeedstudio GROVE套装的一个部件。

这个陀螺仪使用ITG3200芯片，可以直接使用了I2C接口连接到Arduino上面。默认的地址是0x68，但是可以修改成0x69，只要将板子上的JP1连起来就可以修改。接口四个针脚的定义就像下面这张图中所画的。

是的。。你没看错，他们用红色作为地线 -_-b

舵机就是最简单的使用pwm的口就可以了。最后链接成下面这张图中的样子。

我写了一个程序，代码在下方，能够做到让陀螺仪的转动直接反应在舵机的摇臂上面。但是，这样也会遇到问题，就是当动的次数比较多的时候，舵机的角度就会越来越大，直到超过最大的范围，所以这也是陀螺仪不是很精确的地方。另外就是，在陀螺仪静止的情况下，z轴的输出不为0，始终为-1。也就是说，这个陀螺仪的零点可能是不准确的，同时，正负转动的也有可能有差别，不知道这回对将来飞控算法带来多大的影响。

最后用到的程序就是下面这段。

#include <Wire.h>
#include <Servo.h>
#define GYRO_ADDR  0x68
Servo servo;
int currentPos;
void setup()
{
  Wire.begin();
  initGyro();
  servo.attach(2);
  currentPos = 90;
  //Serial.begin(9600);
  pinMode(3, INPUT);
}
void loop()
{
  int x;
  int v;
  x = readx();
  v = ready();
  v = readz();
  currentPos = currentPos + x;
  int buttonState;
  buttonState = digitalRead(3);
  if (buttonState == HIGH)
  {
    currentPos = 90;
  }
  else
  {
    //Serial.println("LOW");
  }
  servo.write(currentPos);
}
int readx()
{
  int x;
  x = readGyro(0x1d, 0x1e);
  return x;
}
int ready()
{
  int y;
  y = readGyro(0x1f, 0x20);
  return y;
}
int readz()
{
  int z;
  z = readGyro(0x21, 0x22);
  return z;
}
char readGyro(unsigned char addrH, unsigned char addrL)
{
  char ret;
  Wire.beginTransmission(GYRO_ADDR);
  Wire.send(addrH);
  Wire.endTransmission();
  Wire.requestFrom(GYRO_ADDR, 1);
  if (Wire.available() > 0)
  {
    ret = Wire.receive();
  }
  Wire.beginTransmission(GYRO_ADDR);
  Wire.send(addrL);
  Wire.endTransmission();
  Wire.requestFrom(GYRO_ADDR, 1);
  if (Wire.available() > 0)
  {
    ret != Wire.receive()<<8;
  }
  return ret;
}
void initGyro()
{
  Wire.beginTransmission(GYRO_ADDR);
  Wire.send(0x3E);
  Wire.send(0x80);  //send a reset to the device
  Wire.endTransmission(); //end transmission
  Wire.beginTransmission(GYRO_ADDR);
  Wire.send(0x15);
  Wire.send(0x00);   //sample rate divider
  Wire.endTransmission(); //end transmission
  Wire.beginTransmission(GYRO_ADDR);
  Wire.send(0x16);
  Wire.send(0x18); // ±2000 degrees/s (default value)
  Wire.endTransmission(); //end transmission
}

程序当中Wire库就是使用I2C，具体文档可以看下面的链接。

自主机器人项目

我想通过改造一辆遥控小车，造出个自主移动机器人，遥控车就是下面这张图片中的车。

并且希望通过大家的智慧，把这个机器人做好，比如说，想在上面放一个无线摄像头；比如说，在上面放一个机械手臂；比如说，在这上面装一个超声测距模块……我将集中大家的智慧，集合到这个小车上面，^_^

如果你有想法，请告诉我 hacker(a)gaishi.vicp.net

Ricky just make an update on his quest to streaming video from Android.

element14: XinCheJian GGHC: XinCheJian coming out of the depths of video streaming from Android!: “”

和乐高积木相容的Arduino传感器积木