Bubot

Bubot - фреймворк на Python 3 для создания роботов и домашней автоматизации (умный дом).

Предыстория

Хотелось создать своего робота, а так же автоматизировать управление светом и климатом дома. Начал изучать имеющиеся возможности - рассматривал все варианты систем где бы робот состоял из параллельно работающих процессов обменивающихся между собой сообщениями. Из наиболее популярных подходили Microsoft Robotics Stusio и ROS, и все бы ничего, но на текущий момент привязать их к конкретному железу весьма не просто, ну и самое главное писать на языке C очень не хотелось. Душа просила чего-нибуть по проще и по легче – как например Питон. Учитывая, что нужно было и робота и умный дом, да ещё почти сразу появились перспективы ещё одного проекта, то было решено сделать небольшой фреймворк в котором упор делался на простоту дальнейшего применения.

Справедливости ради скажу,

Концепция

Концептуально фреймворк представляет собой набор процессов определяемых разработчиком, которые между собой общаются с помощью сообщений, управлять все это хозяйство может либо при помощи какого либо железа, либо с помощью веб интерфейса. Сообщения и разделяемая память реализованы при помощи Redis (входящие в состав модуля multiproсessing очереди и разделяемая память не совсем подошли под мои задачи и сильно усложнили бы систему).

Каждый робот имеет встроенный веб сервер, который позволяет контролировать состояние, управлять, на ходу менять параметры (калибровать) робота, а также закладывается возможность обмена данными между роботами.

Возможный недостаток производительности питона (по сравнению C) компенсируется мощностью железа, благо сейчас с этим практически нет проблем.

Файл:Bubot.png

Структура каталогов

• buject - в каталоге хранятся готовые модули. Модуль состоит из двух файлов [имя модуля].py - класс модуля унаследованный от класса Buject, и [имя модуля].json - параметры модуля. Один и тот же модуль может быть запущен с разными параметрами на одном роботе.
• config - конфигурации роботов. Один json файл содержит параметры одного робота - список сервисов, модулей, их параметры и правила обмена сообщениями.
• lib - сторонние библиотеки и модули необходимые для работы. Например библиотека для работы с i2c, видео стример, аудио плеер и т.п.
• static - статические веб компоненты - jquery, картинки и т.п.
• ui - пользовательский веб интерфейсы, каждый подкаталог отвечает за работу одной страницы веб интерфейса и состоит по умолчанию из 5 файлов [имя ui].html(css,js) код веб страницы. [имя ui].py серверная часть пользовательского интерфейса реализующая реакцию на события этого пользовательского интерфейса. [имя ui].json - параметры пользовательского интерфейса (декларирование использующихся событий в т.ч. для подписки)
  • studio - конфигуратор робота с амбициями со временем превратится в bubotics studio. Предназначен для создания конфигураций роботов, их калибровке и отладки.
  • scout - интерфейс управления говорящей машинкой оснащенной поворотной камерой.

бобот - говорящий робот фотограф. Покупаем железо. Из доступных платформ на которых работает питон была выбрана raspberry pi. Была куплена последняя на тот момент версия B+ Самым доступным шасси является недорогая китайская радиоуправляемая игрушка. Она должна быть достаточно крупной чтобы увезти все железо с батарей. для того чтобы сделать робота фотограа на колесном шасси нам понадобится контроллер мотора - был выбран контроллер серв. - распберри не имеет ... а робот должен уметь врашать камерой, кроме всего прочего в китайских игрушках рулевое управление было таже заменено на сервуБ для более плавного регулирования поворотов. управляться робот будет п wifi по этому был приобретен usb свисток. робот должен чем то видеть. и здесь наилучшим образом подходит камера. рекомендую брать сразу камеру с широкойгольным объективом (рыбьим глазом) и инфракрасной подсветкой чтобы робот мог видеть в темноте. два стабилизатора питания. для воспроизведения звука были куплены самые маленькие активные колонки. начинка которых была установлена на шасси Собираем железо Устанавливаем необходимый софт Учим бубота фотографа ездить Для управления роботом буду придерживаьтся классической схемы - wsad для движения - мышкой движение камерой. итак начнем с движения. для начала сделаем простую веб страницу с четырьмя кнопками. включем на ней скрипт для обмена с боботом. для того чтобы отправить буботу событие из веб интерфейса достаточно вызвать функцию send_message которой передать параметры сообщения.

т.е для того чтобы поехать вперед нам надо на нажатие кнопки послать сообщение нажали кнопку вперед, но поскольку в будущем мы захотим регулировать скорость машины то правильнее будет дать команду установить мощность мотора 100%. Ну а чтобы наша машина остановилась когда мы кнопку отпустим, на отжетие кнопки вешаем событие установить мощность мотора 0%. Движение назад у нас будет -100%. С поворотами тоже самое, только там делаем установку угла поворота +- 100%

Учим бубота фотографа крутить камерой камерой хочется крутить как башней у танка в одной популярной игре. поэтому был релизован драгабле контрол смысл которого передавать проценты отклонения вверх вниз от центральной позиции. Пример кода приводить не буду - с ним можно ознакомиться Учим бобота фотографа говорить и проигрывать музыку