从这个教程开始，就要开始介绍机器人的搭建和编程了，将混合参考Robotics 333和Dexster官网的教程进行。
机器人的搭建
：第一个机器人/port_diagram.png)
上图展示了Brick Pi的端口图，正如EV3拥有4个传感器接口和4个动作输出单元接口，我们的BrickPi也有4个传感器接口：S1-S4（S for Sensor），以及四个输出接口M1-M4 (M for Motor)。传感器和动作机构的连接方式和EV3相同。
Brick Pi的外壳可以连接乐高Beam组件，连接过程中需要借助peg组件，注意为了组装的便捷，先一次一个将peg放置到位，再连接beam，如下图所示。
：第一个机器人/Lego_beam.jpg)
对于第一个机器人，我们将参考Robotics 333第二堂习题课的课程要求，而那里面提到将使用Dexster官网的SimpleBot案例教学进行。我们接下来将进行SimpleBot的组装，这是一个最简单的双轮差速机器人。
我对SimpleBot进行了如下升级：第一，将控制器外壳比较舒服地放到了底座上，并在上面制作了简易的电池仓；第二，考虑到带电池整体的重量比较大，将转向轮进行了加大，转向轮的设计参考了The Lego Mindstorms EV3 Discovery Book一书。以下是部分大图。
：第一个机器人/battery_case.jpg)
：第一个机器人/case_support.jpg)
：第一个机器人/support.jpg)
：第一个机器人/front_support.jpg)
：第一个机器人/original_turnning_wheel.jpg)
：第一个机器人/final.jpg)
机器人编程
SimpleBot是BrickPi+的案例，这里面给出的simplebot_psp.py，simplebot_simple.py和simplebot_speed.py等三个案例都是用之前版本的代码编写的，和BrickPi 3的代码相差很多。BrickPi 3的文档比较分散不完整，我们参考BrickPi 3的API源代码重新编写这三个文件并进行测试。
注意，Raspbian for Robots已经将BrickPi3安装好了，直接在Python中就可以`import brickpi3。如果用了其他的操作系统，则需要如下进行安装：
sudo curl https://raw.githubusercontent.com/DexterInd/Raspbian_For_Robots/master/upd_script/fetch_brickpi3.sh | bash
实际编程的流程是这样的：（1）在Mac上进行编程工作；（2）通过scp命令将程序传到Raspberry Pi的指定位置；（3）通过ssh或vnc运行程序，实现机器人的程序控制。
在实际运行的时候，我发现了Brick Pi面临的一个电压问题。一开始我使用了Battery Pack，将8节1.2V的AA电池串联进行供电，但是发现这样比较费电，1900毫安的电池1-2个小时就跪了，后来我自作聪明尝试用5V的充电宝进行供电，发现也是可以带动的，就这么用了。然而，在跑程序的时候，我发现电机根本没有响应，但是另一方面却能读到电机手动转动的位置数据。经过一番寻觅，最终发现就是充电宝的锅：根据这份说明，Brick Pi上闪烁的黄灯表明了电压的水平：
- 每秒1次说明输入电压在7.2V以上；
- 每秒2次说明输入电压在7.2V以下；
- 每秒4次说明输入电压低于6.5V或Raspberry的电压低于4.85V；
- 快速闪烁说明Brick Pi和Raspberry Pi的连接有问题。
设备要求的名义电压是9V，推荐电压是7.2-10V，虽然5V的电压可以驱动Raspberry，但是乐高的电机要求输入电压要达到9V。使用充电宝就是3.的情形，这时电机被自动disabled。所以尽管耗电快，还是必须使用之前的Battery Pack。
用键盘输入控制的SimpleBot
直接给出代码：
1 | ################################################## |
目前代码只是实现基本的功能，没有考虑完备性和各种情形，只能作为对于基础功能的验证。效果如下：
：第一个机器人/simple_awsd.gif)
连续控制+加减速的SimpleBot
上面的例子中输入必须要回车确认，且速度无法调整，在这个例子里，我们进行改进，另外将机器人封装到一个类中。程序的主体是这个样子。重点看Tribot类。
1 | import brickpi3 as BP |
Tribot类长这个样子，需要关注几点。一、我使用了pygame来处理键盘输入，只是实现了基础功能但是会出现一个pygame窗口，暂时先不管。二、使用了一个logging函数将操作和速度以定长的方式打印，且使用了\033[1A\r字符以确保在同一行不断刷新。三、关于加减速，EV3的large motor能达到的最大DPS大概是1000左右，所以将最大速度设成了1000，另外在加减速函数中，机器人将保持行进方向，为此在类中需要记录当前行进方向。 1
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143class Tribot(object):
def __init__(self,left = None, right = None, speed = 0):
self.bp = BP.BrickPi3() #i nitialize a BrickPi 3 object
self.left = None # left motor of the robot
self.right = None # right motor of the robot
self.current_move = 'x' #initially the robot is not moving
self.speed = speed
#setup left motor
if left in [1,'A','a']:
self.left = self.bp.PORT_A
elif left in [2,'B','b']:
self.left = self.bp.PORT_B
elif left in [3,'C','c']:
self.left = self.bp.PORT_C
elif left in [4,'D','d']:
self.left = self.bp.PORT_D
#setup right motor
if right in [1,'A','a']:
self.right = self.bp.PORT_A
elif right in [2,'B','b']:
self.right = self.bp.PORT_B
elif right in [3,'C','c']:
self.right = self.bp.PORT_C
elif right in [4,'D','d']:
self.right = self.bp.PORT_D
print('Tribot Initialized')
def logging(self,d,s):
if d == 'w':
Dir = 'forward'
elif d == 's':
Dir = 'backward'
elif d == 'a':
Dir = 'left'
elif d == 'd':
Dir = 'right'
elif d == 'x':
Dir = 'stop'
'''
use ASCII escape sequence to move cursor up one
line (\033[1A). Use \r to move to the beginning of the line.
'''
print('Direction: %-10s Speed: %-4d \033[1A\r' %(Dir,s))
def move(self,val):
#if input value is to move/stop, update
#current move status
if val in ['a','w','s','d','x']:
self.current_move = val
if val == 'w': # move forward
self.bp.set_motor_dps(self.left,self.speed)
self.bp.set_motor_dps(self.right,self.speed)
self.logging(val,self.speed)
elif val == 's': # move backward
self.bp.set_motor_dps(self.left, -self.speed)
self.bp.set_motor_dps(self.right, -self.speed)
self.logging(val,self.speed)
elif val == 'a': # move left
self.bp.set_motor_dps(self.left,-self.speed)
self.bp.set_motor_dps(self.right,+self.speed)
self.logging(val,self.speed)
elif val == 'd': # move right
self.bp.set_motor_dps(self.left, self.speed)
self.bp.set_motor_dps(self.right,-self.speed)
self.logging(val,self.speed)
elif val == 'x': # stop
self.bp.set_motor_dps(self.left, 0)
self.bp.set_motor_dps(self.right,0)
self.logging(val,0)
def speed_up(self):
if self.speed > 990:
self.speed = 1000
else:
self.speed += 10
self.move(self.current_move)
def speed_down(self):
if self.speed < 10:
self.speed = 0
else:
self.speed -= 10
self.move(self.current_move)
'''
use pygame event handler to capture the input from
keyboard. No need to press enter anymore
'''
def run(self):
pygame.init()
#this is just to make pygame works,
#nothing is going to be printed on the screen
screen = pygame.display.set_mode((512,384))
while True:
# get events and (somewhere in background) update list
for event in pygame.event.get():
if event.type == pygame.QUIT:
break
# get current list.
pressed = pygame.key.get_pressed()
if pressed[pygame.K_w]:
self.move('w')
elif pressed[pygame.K_s]:
self.move('s')
elif pressed[pygame.K_a]:
self.move('a')
elif pressed[pygame.K_d]:
self.move('d')
elif pressed[pygame.K_x]:
self.move('x')
elif pressed[pygame.K_i]:
self.speed_up()
elif pressed[pygame.K_k]:
self.speed_down()
elif pressed[pygame.K_q]:
self.move('x')
break
time.sleep(0.1)
self.quit()
def quit(self):
self.bp.reset_all()# Unconfigure the sensors, disable the motors,
#and restore the LED to the control of the BrickPi3 firmware.
print('\nTribot Quit')
pygame.quit()
sys.exit()
控制效果如图：
simplebot_psp.py使用了MINDSENSORS PSP Controller来控制机器人，这部分涉及另外的硬件和I2C端口的使用，先暂时不去碰。
总结
这一次我们参照SimpleBot设计了第一个双轮差速机器人，并编写了两个简单的控制程序。