View source for Lego Mindstorms Ev3 Project - Ondrej Slovak

== Zadanie ==

V tomto projekte si vytvoríme robota zo stavebnice Lego Mindstorms Ev3, ktorý bude ovládaný pomocou klávesnice PC, bude sa vyhýbať prekážkam a zároveň nebude vychádzať z vyznačeného priestoru.

== Príprava ==

Budeme používať softvér pre Lego Mindstorms Ev3 od open-source projektu leJOS. Na jeho používanie budeme potrebovať nakonfigurovanú micro-SD kartu a vývojové prostredie, ktoré si môžeme nastaviť pomocou nasledujúcich odkazov.

- https://sourceforge.net/p/lejos/wiki/Windows%20Installation/

- https://sourceforge.net/p/lejos/wiki/Installing%20the%20Eclipse%20plugin/

Nakonfigurovanú SD kartu vložíme do SD portu Ev3 kocky a spustíme. Softvér od leJOS-u sa automaticky nahrá z karty a bude sa používať ako náhrada za oficiálny softvér, pokiaľ budeme mať vloženú kartu.

Ďalej budeme potrebovať nadviazané spojenie pomocou Bluetooth. Toto spojenie sa dá jednoducho nadviazať z PC. V Bluetooth Devices si vieme nájsť Ev3 a nadviazať s ním spojenie.

== Program ==

Program bude pozostávať z dvoch základných častí, časť, ktorá bude bežať na robotovi a časť, ktorá bude bežať na PC.

Popíšme si najskôr časť, ktorá bude na '''robotovi'''.

Program na robotovi sa skladá z viacerých častí. V prvom rade musíme zabezpečiť komunikáciu medzi robotom a PC. Keďže už máme nadviazané spojenie pomocou Bluetooth stačí nám na robotovi vytvoriť server, ktorý bude počúvať na požiadavky od používateľa, v našom prípade PC. Túto komunikáciu sme umiestnili do samostatného threadu aby robot stále počúval na požiadavky z PC.

<code>	
  ...	
  serv = new ServerSocket(1111);
  Socket s = serv.accept(); // Wait for Laptop to connect
  DataInputStream in = new DataInputStream(s.getInputStream());
  ...
				
 
  ...
  String read = in.readUTF();
  switch (read) 
  ...
</code>


Na meranie vzdialenosti od prekážok budeme používať ultrazvukový senzor, ktorý bude neustále vracať hodnoty.

<code>	
  ...	
  EV3UltrasonicSensor us = new EV3UltrasonicSensor(SensorPort.S4);
  ...

  ...
  us.enable();
  SampleProvider sampleProvider = us.getDistanceMode();
  while (true) {
    float[] sample = new float[sampleProvider.sampleSize()];
    sampleProvider.fetchSample(sample, 0);
    distance = sample[0];
  } 
  ...
</code>


Priestor, v ktorom sa bude robot môcť pohybovať bude označený čiernou páskou. Na zabezpečenie, aby robot nevyšiel z tohto priestoru budeme používať farebný senzor. Na spresnenie údajov z farebného senzora používame triedu na korekciu chyby. Pre presnejšie pracovanie tejto triedy sa vyžaduje kalibrácia, ktorá pozostáva z priloženia čierneho a bieleho objektu.

<code>	
  ...	
  EV3ColorSensor colorSensor = new EV3ColorSensor(SensorPort.S3);
  ...

  ...
  SampleProvider redMode = colorSensor.getRedMode();
  SampleProvider reflectedLight = new autoAdjustFilter(redMode);
  int sampleSize = reflectedLight.sampleSize();
  float[] sample = new float[sampleSize];
  while (true) {
    reflectedLight.fetchSample(sample, 0);
    value = sample[0];
  } 
  ...
</code>


Na kontrolu robota budeme používať tri správania. Základné správanie sa pohybuje podľa prijatých údajov od používateľa z PC.

<code>	
  ...	
  _suppressed = false;
  while (!_suppressed) {
    switch (BumperCarWithHandling.direction) {
      case "prava":
        BumperCarWithHandling.rightMotor.stop();
        BumperCarWithHandling.leftMotor.forward();
        break;
      case "lava":
        BumperCarWithHandling.rightMotor.forward();
        BumperCarWithHandling.leftMotor.stop();
        break;
      case "hore":
        BumperCarWithHandling.rightMotor.forward();
        BumperCarWithHandling.leftMotor.forward();
        break;
      case "dole":
        BumperCarWithHandling.rightMotor.backward();
        BumperCarWithHandling.leftMotor.backward();
        break;
      case "s":
        BumperCarWithHandling.rightMotor.stop();
        BumperCarWithHandling.leftMotor.stop();
        break;
      default:
        break;
     }
    Thread.yield();
 }
  ...
</code>


Druhé správanie sa aktivuje ak ultrazvukový senzor detekuje prekážku príliš blízko robota. Toto správanie cúvne a náhodne sa otočí doprava alebo doľava.

<code>	
  ...	
  BumperCarWithHandling.leftMotor.rotate(-180, true);
  BumperCarWithHandling.rightMotor.rotate(-180, true);
  if ((System.currentTimeMillis() & 0x1) != 0) {
    BumperCarWithHandling.leftMotor.rotate(-180, true);
    BumperCarWithHandling.rightMotor.rotate(180);
  } else {
    BumperCarWithHandling.rightMotor.rotate(-180, true);
    BumperCarWithHandling.leftMotor.rotate(180);
  }
  ...
</code>


Posledné správanie sa aktivuje ak farebný senzor detekuje čiernu čiaru vymedzujúcu hranicu priestoru, v ktorom sa môže robot pohybovať. Ak narazí na hranicu tak sa vráti späť.

<code>	
  ...	
  BumperCarWithHandling.leftMotor.rotate(-180, true);
  BumperCarWithHandling.rightMotor.rotate(-180, true);
  ...
</code>

Na ovládanie týchto troch správaní budeme používať triedu Arbitrator.

<code>	
  ...	
  Behavior b1 = new DriveForwardWithHandling();
  Behavior b2 = new DetectWallWithHandling();
  Behavior b3 = new OffTheLineWithHandling();
  Behavior[] behaviorList = { b1, b2, b3 };
  Arbitrator arbitrator = new Arbitrator(behaviorList);
  ...
</code>

Každé správanie obsahuje metódu takeControl(), ktorá určuje kedy sa má dané správanie aktivovať. Naše základné správanie má v tejto metóde return true, pretože chceme aby sa vykonávalo vždy, keďsa nedeje žiadna zo špecifických udalostí (senzor detekuje prekážku alebo čiernu čiaru). Ostatné dve správania preberajú kontrolu v závislosti od nameraných údajov. Každé správanie takisto obsahuje aj metódu suppress(), ktorá sa zavolá ak nastane jedna zo špecifických udalostí a malo by sa ukončiť vykonávanie jedného správania a spustiť druhé. Táto metóda je použitá iba v základnom správaní, pretože iba tam by sa malo ukončiť správanie ak nastane iná udalosť. Správanie, ktoré detekuje prekážky a správanie, ktoré detekuje vychádzanie z vyznačeného priestoru nechceme prerušovať pokiaľ sa nevykoná akcia v tomto správaní. Na takéto ovládanie správaní používame triedu Arbitrator.



Druhá časť programu sa nachádza na '''PC'''.

V tejto časti sa pripájame na server, ktorý sme vytvorili na robotovi a zachytávame stisknuté klávesy.

<code>	
  ...	
  Socket s = new Socket("10.0.1.1", 1111);
  out = new DataOutputStream(s.getOutputStream());
  ...

  ...
  public void keyPressed(KeyEvent arg0) {
    switch(arg0.getKeyCode())
  ...
</code>


== Spúštanie ==

1. Spustiť program na robotovi

2. Nakalibrovať farebný senzor (optional)

3. Spustiť program na PC

4. Ovládať robota pomocou programu na PC

== Obrázky ==

[[Image:roboticek.jpg]]

[[Image:‎roboticek2.jpg]]

[[Image:‎roboticek3.jpg]]
== Video ==

<youtube>CINWjDtSwQ8</youtube>

== Zdrojáky ==

[[Media:BumperCarWithHandling.java|BumperCarWithHandling]]

[[Media:Ovladanie.java|Ovladanie]]