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【创客学堂】Arduino与Kinect打造“体感智能车”
编辑:Jacky 2013-08-19 浏览次数:2380

        体感智能车的原理非常的简单,就是利用Kinect采集人体的姿体信息,然后通过蓝牙串口向Arduino发送字符命令。Arduino通过相应的字符命令控制双H桥电机驱动模块实现小车的前进后退等动作。项目主要用到的产品由哈尔滨奥松机器人科技有限公司(下文简称“奥松”)提供用到的产品如下图:

Kinect+Arduino

 

Arduino实现串口控制小车

     

下面按照制作过程为大家介绍如何来弄。

一、安装4WD小车,在这里为大家推荐奥松的4WD小车,小车是纯金属的外壳比较抗撞不容易损坏。(安装视频  http://v.youku.com/v_show/id_XNTU2NjY3MDI0.html)

4WD小车

4WD小车

      安装好小车地盘后再小车地盘内部安装双H桥驱动和电池将控制引脚用3P杜邦线接到Arduino上,连接好电源向Arduino内烧录程序(编译软件为Arduino IDE)。代码如下:

#define  pinI1  9      //定义I1接口

#define  pinI2  8      //定义I2接口

#define  speedpin 10   //定义EA(PWM调速)接口

 #define  pinI3  4      //定义I3接口

#define  pinI4  5      //定义I4接口

#define  speedpin1 6   //定义EB(PWM调速)接口 

#define SPEED    150 

char opt = ' ' ; 

void setup()

{  

  Serial.begin(115200);

  pinMode(pinI1,OUTPUT);       //初始化电机控制引脚为输出

  pinMode(pinI2,OUTPUT);

  pinMode(speedpin,OUTPUT);

  

  pinMode(pinI3,OUTPUT);       //初始化电机控制引脚为输出

  pinMode(pinI4,OUTPUT);

  pinMode(speedpin1,OUTPUT);

}

 

 

void loop()

{

    while(Serial.available()>0)

      opt = Serial.read();

  

    switch(opt)

    {

      case 'w':

        Straight(200);

        break;

      case 'a':

        zuozhuan(200);

        break;

      case 's':

        Retreat(200);

        break;

      case 'd':

        youzhuan(200);

        break;

      case 'x':

        Stop(200);

        break;

     case 'q':

        Straight(200);

        delay(1000);

        zuozhuan(200);

        delay(500);

         Straight(200);

        delay(1000);

        youzhuan(200);

        delay(500);

        Stop(200);

        opt = -1;

       break;

      default:

       break;

    }

    Serial.flush();

}

 

  

 //直行函数time为直行的时间  单位ms

 void Straight(int time)

 {

     analogWrite(speedpin,SPEED);//输入模拟值进行设定速度

     analogWrite(speedpin1,SPEED);

     

     digitalWrite(pinI4,HIGH);//使直流电机(右)逆时针转

     digitalWrite(pinI3,LOW);

     

     digitalWrite(pinI1,HIGH);//使直流电机(左)顺时针转

     digitalWrite(pinI2,LOW);     

     delay(time);

 }

 

  //右转函数time为直行的时间  单位ms

 void youzhuan(int time)

 {

     analogWrite(speedpin,SPEED);//输入模拟值进行设定速度

     analogWrite(speedpin1,SPEED);

     

     digitalWrite(pinI4,HIGH);//使直流电机(右)逆时针转

     digitalWrite(pinI3,LOW);

     

     digitalWrite(pinI1,LOW);//使直流电机(左)顺时针转

     digitalWrite(pinI2,HIGH);     

     delay(time);

 }

 

  //左转函数time为直行的时间  单位ms

 void zuozhuan(int time)

 {

     analogWrite(speedpin,SPEED);//输入模拟值进行设定速度

     analogWrite(speedpin1,SPEED);

     

     digitalWrite(pinI4,LOW);//使直流电机(右)逆时针转

     digitalWrite(pinI3,HIGH);

     

     digitalWrite(pinI1,HIGH);//使直流电机(左)顺时针转

     digitalWrite(pinI2,LOW);     

     delay(time);

 }

 

 //后退函数time为后退的时间  单位ms

 void Retreat(int time)

 {

     analogWrite(speedpin,SPEED);//输入模拟值进行设定速度

     analogWrite(speedpin1,SPEED);

     

     digitalWrite(pinI4,LOW );//使直流电机(右)顺时针转

     digitalWrite(pinI3,HIGH);

     

     digitalWrite(pinI1,LOW);//使直流电机(左)逆时针转

     digitalWrite(pinI2,HIGH);

 

     delay(time);

 }

 

 

//刹车函数time为停车的时间  单位ms

 void Stop(int time)

 {

     digitalWrite(pinI4,HIGH);//使直流电机(右)刹车

     digitalWrite(pinI3,HIGH);

     

     digitalWrite(pinI1,HIGH);//使直流电机(左)刹车

     digitalWrite(pinI2,HIGH);

     delay(time);

 

 }

4WD小车

 

        程序下载好后安装蓝牙模块,通过串口助手进行测试,确定字符命令可以控制小车。

Kinect与Arduino进行串口通信

        下面进行Kinect的代码编写,我采用的是processing软件,使用前需要安装Kinectqu驱动”OpenNI_NITE_Installer-win32-0.27“和kinect的链接库”SimpleOpenNI-0.27“(下载地址 https://code.google.com/p/simple-openni/downloads/list)。

 

         解压驱动包,首先安装OpenNI,然后安装SensorKinect,最后Sensor全部安装完成以后,重启电脑。将你的Kinect连接上电脑插好电源,可以通过查看控制面板中的设备管理器,检查你的电脑是否已 经识别Kinect

 

Kinect

          驱动安装完成后下载processing软件双击打开,打开后会在”我的文档“中出现processing文件夹讲下载的库文件”SimpleOpenNI-0.27“解压后复制到processing下的libraries下如果没有新建一个即可。重新打开processing就可以进行Kenect的程序编写了。

          控制小车的代码如下:

import SimpleOpenNI.*;

SimpleOpenNI  kinect;

 

import processing.serial.*;

Serial port;

 

PFont myFont;

String myStr;

String Str_w;

String Str_s;

String Str_a;

String Str_d;

String Str_x;

String Str_temp_NO;

String Str_temp_Yes;

 

PVector right_hand;

PVector right_hip;

 

PVector head;

 

PVector left_hand;

PVector left_hip;

 

PVector difference;

float   shouju;

float   youtou;

float   zuotou;

float   youhip;

float   zuohip;

 

char ch_w= 'w';

char ch_s= 's';

char ch_a= 'a';

char ch_d= 'd';

char ch_x= 'x';

 

void setup() 

{

  size(640, 600);   

  kinect = new SimpleOpenNI(this); 

  kinect.enableDepth(); 

  kinect.enableRGB();  

  kinect.setMirror(true);  

  kinect.enableUser(SimpleOpenNI.SKEL_PROFILE_ALL); 

  

  myFont = createFont("黑体", 32); 

  myStr = "哈尔滨奥松机器人科技有限公司"; 

  Str_w = "前进";

  Str_s = "后退";

  Str_a = "左转";

  Str_d = "右转";

  Str_x = "停止"; 

  Str_temp_NO = "未识别";

  Str_temp_Yes = "连接成功";

  

  right_hand = new PVector();

  right_hip = new PVector();

 

  head = new PVector();

 

  left_hand = new PVector();

  left_hip = new PVector();

  

  println(Serial.list());

  String portName = Serial.list()[0];

  port = new Serial(this, portName, 115200);

}

 

void draw() 

  background(80,100,140);//

  kinect.update();

  

  //PImage depthImage = kinect.depthImage();

  //image(kinect.depthImage(),0, 0);  

  PImage rgbImage = kinect.rgbImage();  

  image(rgbImage, 0, 0); 

  

  fill(0,0,255); 

  textFont(myFont); 

  text(myStr, 100, 530);   

  text("www.robotbase.cn" , 195, 565);

   

  IntVector userList = new IntVector();

  kinect.getUsers(userList);

 

  if (userList.size() > 0)

  {

    int userId = userList.get(0);

    onEndCalibration(userId, true);

 

    if ( kinect.isTrackingSkeleton(userId))

    {

        fill(0,0,255);

        textFont(myFont); 

        text(myStr, 100, 530);   

        text("www.robotbase.cn" , 195, 565);

        

        fill(0, 255, 0);

        textSize(25);

        text(Str_temp_Yes, 270,30);

        

        kinect.getJointPositionSkeleton(userId, SimpleOpenNI.SKEL_RIGHT_HAND,right_hand);

        kinect.convertRealWorldToProjective(right_hand, right_hand);

      

        kinect.getJointPositionSkeleton(userId, SimpleOpenNI.SKEL_RIGHT_HIP,right_hip);

        kinect.convertRealWorldToProjective(right_hip, right_hip);

            

        kinect.getJointPositionSkeleton(userId, SimpleOpenNI.SKEL_HEAD,head);

        kinect.convertRealWorldToProjective(head, head);

        

        kinect.getJointPositionSkeleton(userId, SimpleOpenNI.SKEL_LEFT_HAND,left_hand);

        kinect.convertRealWorldToProjective(left_hand, left_hand);

              

        kinect.getJointPositionSkeleton(userId, SimpleOpenNI.SKEL_LEFT_HIP,left_hip);

        kinect.convertRealWorldToProjective(left_hip, left_hip);

        

       //textSize(20);

        difference = PVector.sub(right_hand, left_hand);

        shouju = difference.mag();

       // text("shouju: " + int(shouju), 20, 20);

        

        difference = PVector.sub(right_hand, head);

        youtou = difference.mag();

      //  text("youtou: " + int(youtou), 20, 45);

        

        difference = PVector.sub(left_hand, head);

        zuotou = difference.mag();

      //  text("zuotou: " + int(zuotou), 20, 70);

        

        difference = PVector.sub(right_hand, right_hip);

        youhip = difference.mag();

      //  text("youhip: " + int(youhip), 20, 95);

        

        difference = PVector.sub(left_hand, right_hip);

        zuohip = difference.mag();

      //  text("zuohip: " + int(zuohip), 20, 120); 

        

        fill(255, 255, 0);

        textSize(20);

        if(shouju>400 && youtou>200 && zuotou>200 && youhip>200 && zuohip>200)

        {

          text(Str_w, 20, 40);

          port.write(ch_w);

        }

        else if(shouju<200 && youtou<200 && zuotou<200 && youhip>200 && zuohip>200)

        {

          text(Str_s, 20, 40);

          port.write(ch_s); 

        }

        else if(shouju>300 && youtou>180 && zuotou>180 && youhip<150 && zuohip>250)

        {

          text(Str_a, 20, 40);

          port.write(ch_a); 

        }

        else if(shouju>300 && youtou>180 && zuotou>180 && youhip>200 && zuohip<150)

        {

          text(Str_d, 20, 40);

          port.write(ch_d); 

        }

        else if(shouju<250 && youtou>180 && zuotou>180 && youhip<180 && zuohip<180)

        {

          text(Str_x, 20, 40);

          port.write(ch_x); 

        }        

        /***************************************************************

        fill(255, 0, 0);

        ellipse(left_hip.x, left_hip.y, 15, 15);

        ellipse(left_hand.x, left_hand.y, 15, 15);

        ellipse(head.x, head.y, 15, 15);

        ellipse(right_hip.x, right_hip.y, 15, 15);

        ellipse(right_hand.x, right_hand.y, 15, 15);

        ****************************************************************/

        /****************************************************************

        stroke(0, 255, 0);

        strokeWeight(4);

        line(right_hand.x, right_hand.y, head.x, head.y);

        line(right_hand.x, right_hand.y, right_hip.x, right_hip.y);

        line(left_hand.x, left_hand.y, head.x, head.y);

        line(left_hand.x, left_hand.y, left_hip.x, left_hip.y);

        ****************************************************************/

    }

  }

  else

  {

      fill(255, 0, 0);

      textSize(25);

      text(Str_temp_NO, 280, 30);

  }

}

 

// user-tracking callbacks!

void onNewUser(int userId) {

  println("start pose detection");

  kinect.startPoseDetection("Psi", userId);

}

void onEndCalibration(int userId, boolean successful) {

  if (successful) {

    println("  User calibrated !!!");

    kinect.startTrackingSkeleton(userId);

  }

  else {

    println("  Failed to calibrate user !!!");

    kinect.startPoseDetection("Psi", userId);

  }

}

void onStartPose(String pose, int userId) {

  println("Started pose for user");

  kinect.stopPoseDetection(userId);

  kinect.requestCalibrationSkeleton(userId, true);

}

        程序编写完成后连接蓝牙串口(注意没有串口时程序会报错)这样一个体感智能车就制作完成了。操作视频如下:
 
 
 

  Arduino MEGA 1280 控制器 http://www.alsrobot.cn/goods-142.html

  processing与arduino互动套件http://www.alsrobot.cn/goods-210.html