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Arduino与Kinect打造体感智能车

  这个小项目是之前在学校实验室做的,已成功运行,现在把相关的资料记录下来,便于日后察阅。

  之前大部分步骤是按照奥松的这篇教程来做的,原文地址:奥松,有什么问题也可以在文章末尾给我留言。

正文:

  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。项目主要用到小车底盘套件、蓝牙、控制器等… photos

###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,小车是纯金属的外壳比较抗撞不容易损坏,亚克力的也行,视自己情况而定。 安装视频 photos

      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);  
 }

        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。  

         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。  photos

          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 = "重庆文理学院机器人研究所"; 
	  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());//定义串口
	  String portName = Serial.list()[0];
	  port = new Serial(this, portName, 115200);//波特率
	}  
	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.cqwu.net" , 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.cqwu.net " , 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。


我觉得生命是最重要的,所以在我心里,没有事情是解决不了的。不是每一个人都可以幸运的过自己理想中的生活,有楼有车当然好了,没有难道哭吗?所以呢,我们一定要享受我们所过的生活。——《新不了情》

 


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