《服务机器人应用开发》课件 项目九 机器人运动控制

项目九机器人运动控制服务机器人应用开发UBTECHCONTENTS01.学习目标UBTECH02.内容结构03.任务背景04.任务描述05.知识链接06.任务实施07.扩展任务08.项目小结学习目标1.了解四位数码管的工作原理；2.了解红外传感器的工作原理；3.掌握四位数码管的使用方法；4.掌握红外传感器的使用方法；5.通过程序调用readInfraredDistance()读取红外传感器数值。6.熟练掌握机器人官方SDK文档的查看方法；7.掌握对机器人动作控制API调用的通用流程。内容结构任务背景大自然中，从动物界到人类，它们的肢体活动都是靠关节的连接和肢体的互动完成的。而我们机器人想模仿人类的活动也必须有相应的关节才能活动，于是就有了舵机的出现，舵机一般意义上可以直接理解为机器人的关节，我们通过控制他们的角度和结构件连接之后完成机器人组合动作，例如：当人要迈出向前走一步的动作的时候，我们的胯关节提起、膝关节弯曲向前、踝关节跟着朝上伸出，完成向前走一步的动作。由此可见，没有关节就没有运动可言，通过关节的配合，动物们完成了他们肢体的第一次转动。任务描述本项目主要任务有：1、带领大家学习什么是一个基本的舵机动作；2、当一个动作实现的时候，我们通过几个舵机的合作工作完成相应的动作行为；3、我们还可以学到很多物理学和工程学运动知识，最后我们会通过一个实验来完成相应的控制Yanshee机器人头部转动的场景，增强我们对机器人关节——舵机的理解和认识。知识链接（一）（二）（三）（四）（五）认识电动机认识舵机SDK与API机器人的API：YanAPIAPI使用流程知识链接一、认识电动机置于磁场中的导线有电流流过时，将产生切割磁感应线方向的作用力，这种力被叫做安培力。电动机，又称为马达，是一种通电之后持续转动的装置。它可以将电能转化成机械能，驱动其他机器运动。电动机介绍知识链接一、认识电动机步进电机是一种将电脉冲信号转换成相应角位移或线位移的电动机。每输入一个脉冲信号，转子就转动一个角度或前进一步，其输出的角位移或线位移与输入的脉冲数成正比，转速与脉冲频率成正比。步进电机介绍知识链接一、认识电动机伺服电机（servomotor）是指在伺服系统中控制机械元件运转的发动机，是一种补助马达间接变速装置。伺服电机可使控制速度，位置精度非常准确，可以将电压信号转化为转矩和转速以驱动控制对象。伺服电机介绍知识链接一、认识电动机（1）控制方式不同（2）过载能力不同（3）低频特性不同（4）运行性能不同（5）速度响应性能不同步进电机与伺服电机的区别知识链接二、认识舵机舵机的旋转不像普通电机那样只是古板的转圈圈，它可以根据你的指令旋转到0至180度之间的任意角度然后精准地停下来。舵机是个糅合了多项技术的科技结晶，它由直流电机、减速齿轮组、传感器和控制电路组成，是一套自动控制装置。知识链接二、认识舵机Yanshee人形机器人上有17个不同的舵机，用来控制全身的“关节”。知识链接三、SDK与API辅助开发某一类软件的相关文档、范例和工具的集合都可以叫做SDK。API即编程接口，是一些预先定义的函数，提供应用程序与开发人员基于某软件或硬件得以访问一组例程的能力。API仅仅是SDK中的一部分，如果SDK中其他内容不多的情况下，可以把两者等同来看。知识链接四、机器人的API：YanAPIYanAPI是基于RESTful接口开发的、针对Python编程语言的API，提供了使用Python获取机器人状态信息、设计控制机器人表现的能力，可以轻松定制与众不同的专属机器人。YanAPI介绍知识链接四、机器人的API：YanAPI官网提供了非常丰富的在线文档，网址为：YanAPI接口文档说明知识链接四、机器人的API：YanAPI（1）引入库（2）程序中引入SDK（3）初始化机器人（4）调用SDKAPI使用流程任务实施（一）（二）（三）任务1：查看官方SDK文档任务2：通过JupyterLab控制机器人任务3：机器人动作API（四）任务4：常见的故障及解决方案任务实施任务1：搭建停车场结构官网地址：YanAPI官网任务实施任务1：搭建停车场结构YanAPI接口文档说明会把所有的API进行简单的分类列表。该文档是用户进行二次开发的重要依据。YanAPI接口文档说明任务实施任务1：搭建停车场结构除了之前的文档说明，还有一个对每一个API进行使用说明的文档，该文档也是用户进行二次开发的重要依据。YanAPI说明任务实施任务1：搭建停车场结构YanAPI接口文档说明会把所有的API进行简单的分类列表。该文档是用户进行二次开发的重要依据。版本说明任务实施任务1：搭建停车场结构查询调整机器人音量的API任务实施任务2：通过JupyterLab控制机器人机器人内部如果内置安装了JupyterLab的话，可以通过PC机的浏览器，远程登陆到JupyterLab。方法是在地址栏输入机器人的IP地址和端口号即可。登录JupygterLab任务实施任务3：机器人动作API机器人内置通常会内置很多的样例，初学者可以研究其样例代码就可以很快掌握对机器人进行二次开放的方法。运行内置的案例任务实施任务3：机器人动作API在“dance_samples”文件夹中，双击dance_sample.ipynb。该例中演示了如何一步步调用YanAPI实现机器人执行预定动作的过程。运行内置的跳舞程序任务实施任务3：机器人动作API也可以创建的自己的JupyterLab项目，点击左侧上方的“+”表示新增一个ipynb项目。选择Notebook类型，Python3版本。创建自己的项目任务实施当执行某个函数时，一定要等它执行完才可以执行下一条指令，若未执行完就一直等待下去，整个程序呈阻塞状态。以“sync”开头的就是同步函数。异步函数是指执行某个函数时，不会等待它执行完成就可以执行其他指令。异步函数vs同步函数任务3：机器人动作API任务实施异步运动API原型：start_play_motion(name:str="reset",direction:str="",speed:str="normal",repeat:int=1,timestamp:int=0)同步运动API原型：sync_play_motion(name:str="reset",direction:str="",speed:str="normal",repeat:int=1,timestamp:int=0)运动控制API的分析任务3：机器人动作API任务实施（1）首先导入机器人头文件（2）设置需要控制的机器人IP地址（3）调用运动控制API接口让机器人执行相关动作运动控制API的使用步骤任务3：机器人动作API任务实施（1）VNC连接机器人时的用户名密码是多少？默认用户名：pi默认密码：raspberry（2）RESTfulAPI和YanAPI，怎么选择？YanAPI是对RESTfulAPI的一种更高级别的封装，是推荐的最新的API版本，因此基本可以用YanAPI去实现绝大部分功能，极少数YanAPI尚未提供的就需要去调用RESTfulAPI