Jetbot系列09-用键盘与摇杆控制行动

如果已经将Jetbot智能小车组装好的话，现在就可以开始执行Jetbot提供的实验，在接下来的操作都在以下环境中执行：

1. 无线的方式连接Jetbot与PC：

关于这部分的设置，请参考“Jetbot实战系列03：无线WIFI的安装与调试”文章，有详细的说明。

我们采用如下图的“Jetbot热点”方式连接，就是将Jetbot无线网卡设置为“热点”模式，将PC的WIFI连上Jetbot设置的热点上，如此Jetbot的IP固定为 ”10.42.0.1”，操作起来方便。

2. 所有实验的界面都是在PC上的浏览器操作：确定好连线之后，在PC的浏览器（推荐使用Google Chrome）输入”https://10.42.0.1:8888” 就可以进入，第一次连上去需要输入 ”jetbot” 这个预设的密码，只要第一次选择保存密码，以后进入就不需要再输入密码。
3. 关于Jupyter的使用技巧请自行在网上学习，这里只对Jetbot各个项目的代码进行探索与调试建议。
4. 所有实验都需要为Jetbot提供足够的运动空间：最好直接在空旷而且平坦的地面上运行，避免在桌子之类与地面有高度落差的地方，以及凹凸不平、阻力较大（例如地毯）、泥沙淤积的地面上，以免对Jetbot造成伤害。
5. 最后提醒一点，Jetbot的重点是在于“学习”而非“竞技”，因此避免将电机马达转速调到太快，如果感觉车速太快时，请自行将实验代码里的速度调低。

现在就开始两个基础的Jetbot“手动”运行实验，这两个实验最重要的目的是让大家熟悉代码的运作，第一个实验开始时简单最后以键盘的“上下左右”去控制Jetbot的行进，第二个实验是使用游戏用的摇杆设备来进行控制，前提是您得采购一个最简单的，我们测试了几种游戏摇杆，包括有线以及无线的都能正确使用。

现在就开始Jetbot的基础项目，请自行登陆Jupyter并进入jetbot/notebooks目录下，总共有5个实验目录。

• 基本动作(Basci Motion)

在Jupyter进入basic_motion目录，里面有basic_motion.ipynb这个实验内容，点选后就能打开，这里的代码主要分为四大段：

1. 基本操作：

这部分的代码非常直观，并且有很详尽的英文解说，最主要是让大家如何导入关于电机控制的模块，并且创建robot对象来控制Jetbot的行进：

我们只要分别对robot对象的左右轮设定速度，就能实现让Jetbot移动的任务。这里“设定速度”的方法，是以“全速”为基准给定[-1, +1]之间的相对值，但给定“负值”表示“反向”旋转，这是不建议的做法。

下面有三种设置左右轮的方法，如下：

2. 1. 用robot.left(速度)与robot.right(速度)分别设置左右轮速度：

3. 2. 用robot.set_motor(左轮速, 右轮速) 同时设置左右轮速度：

4. 3. 对robot.left_motor.value与 robot.right_motor.value 这两个变量进行设置：

上面的这些数值您可以在要求的范围内自由设置，最好能试着将两个值调成一样，并且让延续时间稍微长一点，例如3~5秒，可以先检查一下左右轮的转速是否一致！

5. 使用traitlets库将robot左右轮与小部件进行连接：

在“Jetbot实战系列04：CSI摄像头安装与测试”里已经使用过traitlets这个非常强大的库，将摄像头捕获的画面与widgets.image小部件连接，再透过display(image)显示动态的图像。

这里也用相同的方法，创建两个“滑块(slider)”小部件与robot左右轮的数值进行捆绑，可以单向地在两个滑块上显示轮的速度值，还可以进一步透过两个滑块去控制个别轮的速度。下面是这个用途的执行步骤：

6. 4. 创建两个垂直滑块小部件，再用一个水平框部件将两个滑块放在一起：

7. 5. 单向显示：使用traitlets.link函数将左右滑块的值分别与左右轮的值进行连接，这样就能看到两个滑块的值会跟着两个轮的值而改变。

8. 6. 双向控制：使用traitlets.dlink函数将左右滑块的值分别与左右轮的值进行连接，这时候可以试试看调整两个滑块的值（上下拖），就能改变两个轮的转速。

9. 将控制函数附加到事件：

使用traitlets的另一种方法是将函数（如forward）附加到事件。每当对象发生更改时，这些函数都会被调用，并且会被传递一些有关该更改的信息，如旧值和新值。让我们创建并显示一些用于控制机器人的按钮。

10. 7. 创建并显示4个方向按钮与中间的“停止”按钮：

11. 8. 定义5个方向的动作指令：

在这里可以看到robot对象还提供stop/forword/backword/left/right等五个预定义的动作，可以直接使用。这里的left与right所定义的方式是“原地旋转”的动作，如果要让小车往“左前方”或“右前方”行进的话，则需要自行对左右轮设置不同速度比的方式来处理。

12. 9. 将按钮与动作定义进行捆绑：

完成这个捆绑的步骤之后，按下按钮才会向Jetbot发送控制指令，现在试试看能不能用这个方向键来控制Jetbot小车！

13. 心跳停止开关：

这是个预防Jetbot与PC直接因为距离过远而失去控制能力状况下，提供的一种安全管理措施，这部分的内容请自行测试即可，没什么难度，这里不做说明。

以上就完成这个智能小车的最基本运动功能，大家可以多尝试调整转速、方向、持续时间等参数，感受一下这个基本运动的处理方式。

• 摇杆操作(Teleoperation)

项目代码在notebooks/teleoperation目录的teleoperation.ipynb，在Jupyter里打开这个文件就能执行。这是在PC控制机上，用游戏摇杆(gamepad)来控制Jetbot小车的左右轮，基本逻辑与上面的“滑块控制轮速”的原理是一致的，只不过将设备从鼠标变成摇杆而已。

我们将手边的四种游戏摇杆（如下图）都做过测试，不过有线无线、单价高低的都能使用，如果手上没有这类摇杆的，可以简单选个30元左右的也可以执行这些测试，并且以后做些这类相关的应用。

将摇杆接上PC之后，如果是Linux操作系统请执行以下指令，检查是否已经安装：

至于Windows或MacOS请自行在设备列表中检查。

如果确认设备已将连上控制PC之后，就可以开始执行teleoperation.ipynb这个项目，不过有个对初学者很重要的地方，却放在不起眼的注释里面，在这里我们特别将它提出来，在执行项目之前必须先点进去注释里的“1.Visit http://html5gamepad.com.”，点进这个连接之后，就能确认您手上的这个摇杆是否能够正常工作。

最左上角的”INDEX”编号就是接下来代码中”widgets.Controller(index=N)”的实际编号，当然在前面 ”ls /dev/input/js*” 所显示的编号，也能作为这个编号的依据，不过在这个网页上可以动一动游戏摇杆上的两个控制杆与其他按钮，看看在B0~B16以及AXIS0~AXIS3这些钮上面是不是有对应的回馈？

执行第一步骤之后，如果出现以下画面，就表示驱动的加载也都正确。

这个实验只要把游戏摇杆设备的部分捋顺了，后面的实验步骤就非常直观，包括将摄像头“拍照”功能与游戏摇杆的某个键进行绑定的部分，在执行步骤都有非常详细说明，大家只要顺着去执行并且阅读说明，就能轻松完成整个任务。[完]