項目九機器人運動控制服務機器人應用開發UBTECHCONTENTS01.學習目標UBTECH02.內容結構03.任務背景04.任務描述05.知識鏈接06.任務實施07.擴展任務08.項目小結學習目標1.了解四位數碼管的工作原理；2.了解紅外傳感器的工作原理；3.掌握四位數碼管的使用方法；4.掌握紅外傳感器的使用方法；5.通過程序調用readInfraredDistance()讀取紅外傳感器數值。6.熟練掌握機器人官方SDK文檔的查看方法；7.掌握對機器人動作控制API調用的通用流程。內容結構任務背景大自然中，從動物界到人類，它們的肢體活動都是靠關節的連接和肢體的互動完成的。而我們機器人想模仿人類的活動也必須有相應的關節才能活動，于是就有了舵機的出現，舵機一般意義上可以直接理解為機器人的關節，我們通過控制他們的角度和結構件連接之后完成機器人組合動作，例如：當人要邁出向前走一步的動作的時候，我們的胯關節提起、膝關節彎曲向前、踝關節跟著朝上伸出，完成向前走一步的動作。由此可見，沒有關節就沒有運動可言，通過關節的配合，動物們完成了他們肢體的第一次轉動。任務描述本項目主要任務有：1、帶領大家學習什么是一個基本的舵機動作；2、當一個動作實現的時候，我們通過幾個舵機的合作工作完成相應的動作行為；3、我們還可以學到很多物理學和工程學運動知識，最后我們會通過一個實驗來完成相應的控制Yanshee機器人頭部轉動的場景，增強我們對機器人關節——舵機的理解和認識。知識鏈接（一）（二）（三）（四）（五）認識電動機認識舵機SDK與API機器人的API：YanAPIAPI使用流程知識鏈接一、認識電動機置于磁場中的導線有電流流過時，將產生切割磁感應線方向的作用力，這種力被叫做安培力。電動機，又稱為馬達，是一種通電之后持續轉動的裝置。它可以將電能轉化成機械能，驅動其他機器運動。電動機介紹知識鏈接一、認識電動機步進電機是一種將電脈沖信號轉換成相應角位移或線位移的電動機。每輸入一個脈沖信號，轉子就轉動一個角度或前進一步，其輸出的角位移或線位移與輸入的脈沖數成正比，轉速與脈沖頻率成正比。步進電機介紹知識鏈接一、認識電動機伺服電機（servomotor）是指在伺服系統中控制機械元件運轉的發動機，是一種補助馬達間接變速裝置。伺服電機可使控制速度，位置精度非常準確，可以將電壓信號轉化為轉矩和轉速以驅動控制對象。伺服電機介紹知識鏈接一、認識電動機（1）控制方式不同（2）過載能力不同（3）低頻特性不同（4）運行性能不同（5）速度響應性能不同步進電機與伺服電機的區別知識鏈接二、認識舵機舵機的旋轉不像普通電機那樣只是古板的轉圈圈，它可以根據你的指令旋轉到0至180度之間的任意角度然后精準地停下來。舵機是個糅合了多項技術的科技結晶，它由直流電機、減速齒輪組、傳感器和控制電路組成，是一套自動控制裝置。知識鏈接二、認識舵機Yanshee人形機器人上有17個不同的舵機，用來控制全身的“關節”。知識鏈接三、SDK與API輔助開發某一類軟件的相關文檔、范例和工具的集合都可以叫做SDK。API即編程接口，是一些預先定義的函數，提供應用程序與開發人員基于某軟件或硬件得以訪問一組例程的能力。API僅僅是SDK中的一部分，如果SDK中其他內容不多的情況下，可以把兩者等同來看。知識鏈接四、機器人的API：YanAPIYanAPI是基于RESTful接口開發的、針對Python編程語言的API，提供了使用Python獲取機器人狀態信息、設計控制機器人表現的能力，可以輕松定制與眾不同的專屬機器人。YanAPI介紹知識鏈接四、機器人的API：YanAPI官網提供了非常豐富的在線文檔，網址為：YanAPI接口文檔說明知識鏈接四、機器人的API：YanAPI（1）引入庫（2）程序中引入SDK（3）初始化機器人（4）調用SDKAPI使用流程任務實施（一）（二）（三）任務1：查看官方SDK文檔任務2：通過JupyterLab控制機器人任務3：機器人動作API（四）任務4：常見的故障及解決方案任務實施任務1：搭建停車場結構官網地址：YanAPI官網任務實施任務1：搭建停車場結構YanAPI接口文檔說明會把所有的API進行簡單的分類列表。該文檔是用戶進行二次開發的重要依據。YanAPI接口文檔說明任務實施任務1：搭建停車場結構除了之前的文檔說明，還有一個對每一個API進行使用說明的文檔，該文檔也是用戶進行二次開發的重要依據。YanAPI說明任務實施任務1：搭建停車場結構YanAPI接口文檔說明會把所有的API進行簡單的分類列表。該文檔是用戶進行二次開發的重要依據。版本說明任務實施任務1：搭建停車場結構查詢調整機器人音量的API任務實施任務2：通過JupyterLab控制機器人機器人內部如果內置安裝了JupyterLab的話，可以通過PC機的瀏覽器，遠程登陸到JupyterLab。方法是在地址欄輸入機器人的IP地址和端口號即可。登錄JupygterLab任務實施任務3：機器人動作API機器人內置通常會內置很多的樣例，初學者可以研究其樣例代碼就可以很快掌握對機器人進行二次開放的方法。運行內置的案例任務實施任務3：機器人動作API在“dance_samples”文件夾中，雙擊dance_sample.ipynb。該例中演示了如何一步步調用YanAPI實現機器人執行預定動作的過程。運行內置的跳舞程序任務實施任務3：機器人動作API也可以創建的自己的JupyterLab項目，點擊左側上方的“+”表示新增一個ipynb項目。選擇Notebook類型，Python3版本。創建自己的項目任務實施當執行某個函數時，一定要等它執行完才可以執行下一條指令，若未執行完就一直等待下去，整個程序呈阻塞狀態。以“sync”開頭的就是同步函數。異步函數是指執行某個函數時，不會等待它執行完成就可以執行其他指令。異步函數vs同步函數任務3：機器人動作API任務實施異步運動API原型：start_play_motion(name:str="reset",direction:str="",speed:str="normal",repeat:int=1,timestamp:int=0)同步運動API原型：sync_play_motion(name:str="reset",direction:str="",speed:str="normal",repeat:int=1,timestamp:int=0)運動控制API的分析任務3：機器人動作API任務實施（1）首先導入機器人頭文件（2）設置需要控制的機器人IP地址（3）調用運動控制API接口讓機器人執行相關動作運動控制API的使用步驟任務3：機器人動作API任務實施（1）VNC連接機器人時的用戶名密碼是多少？默認用戶名：pi默認密碼：raspberry（2）RESTfulAPI和YanAPI，怎么選擇？YanAPI是對RESTfulAPI的一種更高級別的封裝，是推薦的最新的API版本，因此基本可以用YanAPI去實現絕大部分功能，極少數YanAPI尚未提供的就需要去調用RESTfulAPI