JA7MLC ブログ: Raspberry Pi Donkey Car スマートカー

2020年に製作したDonkey Car スマートカーについて記事にしました。

Donkey CarはRaspberry Pi のカメラからコースをディープラーニングさせ自動走行を行います。（動画は白線上を自動走行）

動画

参考サイト

●Donkey Car

【https://docs.donkeycar.com/guide/install_software/】

●FaBo Donkey Car Docs

【https://faboplatform.github.io/DonkeyDocs/】

スマートカー

■Raspberry Pi3 B+ (技適製品）

　電源供給：モバイル電池

■Arduino Nano

■カメラモジュール

■PCA9685 PWM Servo ドライバ

■ギアモータ

■モータードライバDRV8833

■HC-SR04超音波センサー

回路図

Wi-Fiへの接続設定

[sudo nano /etc/wpa_supplicant/wpa_supplicant.conf]

SSH接続

①Secure Shell（通常使用）

chrome ウェブストア

【https://chromewebstore.google.com/detail/secure-shell/iodihamcpbpeioajjeobimgagajmlibd】

②TeraTerm(他SSH接続）

インストール【https://ja.osdn.net/projects/ttssh2/releases/70691】

ユーザー名：pi

パスフレーズ：raspberry

Joystick接続

●USBドングルをRaspberry Pi

USBに差込

●D ⇔ X (X側にする）

操作

FaBo Donkey Car Docs【https://faboplatform.github.io/DonkeyDocs/】

Google Chrome ブラウザ　右上をクリック
［接続ダイアグラム］または［DonkeyCar］（パスワードに進む）

エラーが発生した場合

ポート【】または【22】する

パスワード：raspberry

コマンド入力

過去のデータ削除

cd ~/mycar

rm data.zip（過去のdata.zip削除）

ls -l

cd ~/mycar/data

rm -r tub......(過去の学習データ削除）

ls -l

学習走行(自動保存)→JoystickでCar操作

cd ~/mycar

python manage.py drive --js

［Ctrl］+［C］学習終了

保存データ確認

cd ~/mycar/data

ls -l

圧縮

cd ~/mycar

zip -r data.zip data/（~/mycar/data/ 以下フォルダ全圧縮）

ls -l

データの転送

cd ~/mycar/

get data.zip

『パソコンにdata.zipを任意ファイルに転送』

Google Colaboratory学習

【https://faboplatform.github.io/DonkeyDocs/4.%E5%AD%A6%E7%BF%92/01.train_colab/】

【Colaboratory(DonkeyCar 3.1.5, TenforFlow 1.13.1対応版】クリック

学習済みデータをDonwload

『ダウンロードフォルダに［mypilot.h5］をダウンロード』

自動走行

cd ~/mycar/models

put mypilot.h5

ls -l

『ダウンロードフォルダのmypilot.h5をDonkey Carに転送』

DonkeyCarを動かす

cd ~/mycar

python manage.py drive --model ./models/mypilot.h5

［192.168.1.14:8887］

プログラム(Arduino Nano)

int L_trig = 2;

int L_echo = 4;

int R_trig = 7;

int R_echo = 8;

/* PIN settings */

#define M1_IN1 6

#define M1_IN2 9

#define M2_IN1 10

#define M2_IN2 11

#define CH1_PWM 3

#define CH2_PWM 5

#define sw 12

/* PWM settings */

/* CH1 is forward-backward PWM channel.

* CH2 is left-right PWM channel.

#define CH1_PWM_N 1520

#define CH1_PWM_RANGE 400

#define CH2_PWM_N 1520

#define CH2_PWM_RANGE 400

int ch1_val = CH1_PWM_N;

int ch2_val = CH2_PWM_N;

float ch1_norm_val = 0;

float ch2_norm_val = 0;

float ZERO_THRESHOULD = 0.03;

float mapfloat(long x, long in_min, long in_max, long out_min, long out_max){

return (float)(x - in_min) * (out_max - out_min) / (float)(in_max - in_min) + out_min;

}

/* Check if num is under threshold */

bool checkZero(float num){

if(num == 0.0){

return true;

}else if(num > 0.0){

if(num < ZERO_THRESHOULD){

return true;

}else{

return false;

}

}else{

if(num > -ZERO_THRESHOULD){

return true;

}else{

return false;

}

/*Control motors*/

void runMotors(float in_ch1, float in_ch2){

if(!checkZero(in_ch1) || !checkZero(in_ch2)){

if (in_ch1 > 0 && checkZero(in_ch2)) {

analogWrite(M1_IN1, LOW);

analogWrite(M2_IN1, LOW);

int velocity = in_ch1*255;

if(velocity > 255){

velocity = 255;

}

//Serial.print(velocity);

analogWrite(M1_IN2, velocity);

analogWrite(M2_IN2, velocity*0.8);

//Serial.println(":-----Forward-----");

}

else if (in_ch1 < 0 && checkZero(in_ch2)) {

analogWrite(M1_IN2, LOW);

analogWrite(M2_IN2, LOW);

int velocity = in_ch1*(-255);

if(velocity > 255){

velocity = 255;

}

//Serial.print(velocity);

analogWrite(M1_IN1, velocity);

analogWrite(M2_IN1, velocity);

//Serial.println(":-----Back-----");

}

if (in_ch2 > 0 && checkZero(in_ch1)) {

analogWrite(M1_IN1, LOW);

analogWrite(M2_IN2, LOW);

int velocity = in_ch2*255;

if(velocity > 255){

velocity = 255;

}

//Serial.print(velocity);

analogWrite(M1_IN2, velocity);

analogWrite(M2_IN1, velocity);

// Serial.println(":-----Left turn-----");

}

else if (in_ch2 < 0 && checkZero(in_ch1)) {

analogWrite(M1_IN2, LOW);

analogWrite(M2_IN1, LOW);

int velocity = in_ch2*(-255);

if(velocity > 255){

velocity = 255;

}

//Serial.print(velocity);

analogWrite(M1_IN1, velocity);

analogWrite(M2_IN2, velocity);

//Serial.println(":-----Right turn-----");

}

if (in_ch1 > 0 && !checkZero(in_ch2)) {

analogWrite(M1_IN1, LOW);

analogWrite(M2_IN1, LOW);

int velocity = in_ch1*255;

int velocity_z = in_ch2*255;

int right_velocity = velocity - velocity_z;

int left_velocity = velocity + velocity_z;

if(right_velocity > 255){

right_velocity = 255;

}else if(right_velocity < 0){

right_velocity = 0;

}

if(left_velocity > 255){

left_velocity = 255;

}else if(left_velocity < 0){

left_velocity = 0;

}

analogWrite(M1_IN2, left_velocity);

analogWrite(M2_IN2, right_velocity);

}

else if (in_ch1 < 0 && !checkZero(in_ch2)) {

analogWrite(M1_IN2, LOW);

analogWrite(M2_IN2, LOW);

int velocity = in_ch1*(-255);

int velocity_z = in_ch2*255;

int right_velocity = velocity + velocity_z;

int left_velocity = velocity - velocity_z;

if(right_velocity > 255){

right_velocity = 255;

}else if(right_velocity < 0){

right_velocity = 0;

}

if(left_velocity > 255){

left_velocity = 255;

}else if(left_velocity < 0){

left_velocity = 0;

}

analogWrite(M1_IN1, left_velocity);

analogWrite(M2_IN1, right_velocity);

}

else {

analogWrite(M1_IN1, LOW);

analogWrite(M1_IN2, LOW);

analogWrite(M2_IN1, LOW);

analogWrite(M2_IN2, LOW);

}

if(checkZero(in_ch1) && checkZero(in_ch2)){

analogWrite(M1_IN1, LOW);

analogWrite(M1_IN2, LOW);

analogWrite(M2_IN1, LOW);

analogWrite(M2_IN2, LOW);

}

/*Normalize PWM input between -1.0 and 1.0*/

float normPWM(float in_val, float in_c, float in_range){

if(in_val > in_c+in_range){

return 1.0;

}else if(in_val < in_c-in_range){

return -1.0;

}

return mapfloat(in_val, in_c-in_range, in_c+in_range, -1.0, 1.0);

}

void SR04_senser(){

int status ;

status = digitalRead(sw) ;

if(status == HIGH){

digitalWrite(L_trig,LOW);

delayMicroseconds(1);

digitalWrite(L_trig,HIGH);

delayMicroseconds(11);

digitalWrite(L_trig,LOW);

int L_t = pulseIn(L_echo,HIGH);

int L_dist = L_t*0.017;

//Serial.print("L ");

//Serial.println(L_dist);

digitalWrite(R_trig,LOW);

delayMicroseconds(1);

digitalWrite(R_trig,HIGH);

delayMicroseconds(11);

digitalWrite(R_trig,LOW);

int R_t = pulseIn(R_echo,HIGH);

int R_dist = R_t*0.017;

//Serial.print("R ");

//Serial.println(R_dist);

if(L_dist < 15){

analogWrite(M1_IN1, 150); //back

analogWrite(M1_IN2, LOW);

analogWrite(M2_IN1, 150);

analogWrite(M2_IN2, LOW);

delay(500);

analogWrite(M1_IN1, 150); //right

analogWrite(M1_IN2, LOW);

analogWrite(M2_IN1, LOW);

analogWrite(M2_IN2, 150);

delay(500);

}

if(R_dist < 15){

analogWrite(M1_IN1, 150); //back

analogWrite(M1_IN2, LOW);

analogWrite(M2_IN1, 150);

analogWrite(M2_IN2, LOW);

delay(500);

analogWrite(M1_IN1, LOW); //left

analogWrite(M1_IN2, 150);

analogWrite(M2_IN1, 150);

analogWrite(M2_IN2, LOW);

delay(500);

}

void setup()

{

pinMode(M1_IN1, OUTPUT);

pinMode(M1_IN2, OUTPUT);

pinMode(M2_IN1, OUTPUT);

pinMode(M2_IN2, OUTPUT);

pinMode(CH1_PWM, INPUT);

pinMode(CH2_PWM, INPUT);

pinMode(L_trig,OUTPUT);

pinMode(L_echo,INPUT);

pinMode(R_trig,OUTPUT);

pinMode(R_echo,INPUT);

pinMode(sw,INPUT) ;

analogWrite(M1_IN1, LOW);

analogWrite(M1_IN2, LOW);

analogWrite(M2_IN1, LOW);

analogWrite(M2_IN2, LOW);

Serial.begin(9600);

//Serial.println("Start!!!");

}

void loop()

{

SR04_senser();

ch1_val = pulseIn(CH1_PWM, HIGH);

ch2_val = pulseIn(CH2_PWM, HIGH);

ch1_norm_val = normPWM((float)ch1_val, CH1_PWM_N, CH1_PWM_RANGE);

ch2_norm_val = normPWM((float)ch2_val, CH2_PWM_N, CH2_PWM_RANGE);

//Serial.print(ch1_val);

//Serial.print(":");

//Serial.print(ch1_norm_val,4);

//Serial.print(" ");

//Serial.print(ch2_val);

//Serial.print(":");

//Serial.println(ch2_norm_val,4);

runMotors(ch1_norm_val, ch2_norm_val);

}

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2024年11月2日土曜日

Raspberry Pi Donkey Car スマートカー

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