Der Inhalt dieses Artikels befindet sich in der Beta-Phase und kann sich ändern. Dieser Artikel fasst das Verfahren zum Erstellen einer Entwicklungsumgebung für ev3dev zusammen, ein Betriebssystem, das auf der Lernversion von LEGO® MINDSTORMS EV3 (im Folgenden EV3) ausgeführt wird. Darüber hinaus werde ich einen Artikel veröffentlichen, der die Probleme der linearen Regression und Klassifizierung löst, indem EV3 ab dem nächsten Mal zweimal mit Python gesteuert wird.

EV3 x Pyrhon Maschinelles Lernen Teil 1 Umgebungskonstruktion: Dieser Artikel EV3 x Pyrhon Maschinelles Lernen Teil 2 Lineare Regression: hier EV3 x Pyrhon Machine Learning Teil 3 Klassifizierung: hier

EV3 ist ein Produkt, mit dem Sie einen zusammengebauten Roboter programmieren und frei steuern können, indem Sie einen Legoblock mit einem Motor und einem Sensor kombinieren. Siehe unten für Details. Lernversion von LEGO® Mindstorm® EV3-Produktdetails

Referenz

Im Inhalt dieses Artikels werden Halloworld-ähnliche Inhalte in Zusammenarbeit mit EV3 erstellt, in den folgenden Büchern jedoch Es behandelt die grundlegende Steuerung von EV3 mit Python.

Einführung in die KI beginnend mit einem Roboter

In diesem Artikel zu erstellende Umgebung

PC Windows10 Python 3.7.3 Entwicklungsumgebung VisualStudioCode
EV3 ev3dev

Inhaltsverzeichnis

Aufbau der EV3-Umgebung
EV3- und PC-Bluetooth-Pairing
Aufbau der PC-Umgebung
Beispielprogramm erstellen / übertragen / ausführen
Appendix

EV3-Umgebungskonstruktion

Wir werden die ev3dev-Umgebung, das Betriebssystem von EV3, das dieses Mal verwendet werden soll, auf einer Micro-SD-Karte (im Folgenden: SD-Karte) erstellen. Im Gegensatz zur normalen Firmware ermöglicht es die Steuerung von Motoren und Sensoren in C ++ und Python.

Installation des Bilddatei-Schreibwerkzeugs

Installieren Sie die Software Etcher, um die Betriebssystem-Image-Datei vom PC auf die SD-Karte zu schreiben. https://www.balena.io/etcher/

Wenn Sie auf die URL zugreifen, wird der folgende Bildschirm angezeigt: Laden Sie die Setup-Datei entsprechend Ihrer PC-Umgebung herunter, führen Sie sie aus und installieren Sie sie.

Etcher wird nach Abschluss der Installation automatisch gestartet.

Wenn es nicht startet oder schließt, können Sie es finden, indem Sie nach balena Etcher suchen.

Laden Sie die ev3dev-Bilddatei herunter

Laden Sie die Bilddatei, die auf die SD-Karte geschrieben werden soll, wie folgt herunter und entpacken Sie die Zip-Datei. https://www.ev3dev.org/downloads/ Es kann heruntergeladen werden, indem Sie "Ev3dev-Stretch für EV3 herunterladen" auswählen.

Nachdem Sie die heruntergeladene Zip-Datei entpackt haben, arbeiten Sie mit Etcher. Legen Sie an dieser Stelle die Micro-SD-Karte in Ihren PC ein. Wählen Sie "Flash from file" von Etcher und wählen Sie "ev3dev-strech-ev3-generic- ~~~~ - ~~ .img" im entpackten Ordner. <img width="500" alt=1-3".png " src="https://qiita-image-store.s3.ap-northeast-1.amazonaws.com/0/440646/79a6a983-f973-be0c-433d-82357af9d5c8.png ">

"Ziel auswählen" kann in Etcher ausgewählt werden, wählen Sie es also aus.

Das Fenster Ziel auswählen wird geöffnet. Überprüfen Sie die eingelegte SD-Karte und wählen Sie "Auswählen (1)".

Wählen Sie "Flash!" Und schreiben Sie die Bilddatei.

EV3-Start

Wenn der Schreibvorgang abgeschlossen ist, legen Sie die SD-Karte in den Steckplatz an der Seite des intelligenten EV3-Blocks ein und drücken Sie die mittlere Taste, um ihn zu starten.

Wenn der EV3-Bildschirm wie der folgende aussieht, ist das EV3-Betriebssystem bereit.

Bluetooth-Verbindung zwischen PC und EV3

Koppeln Sie nach Abschluss der EV3-Umgebungskonstruktion den PC und den EV3 mit Bluetooth.

Paarung

Arbeiten Sie zuerst auf der EV3-Seite. Wählen Sie "drahtlos und Netzwerke" aus dem ev3dev-Menü mit den Auf- und Ab-Tasten und der mittleren Taste des intelligenten Blocks.

Wählen Sie dann "Bluetooth".

Wählen Sie im nächsten Bildschirm "Powered", aktivieren Sie es und wählen Sie "Start Scan". (Durch Auswahl von "Scan starten" wird die Auswahl auf "Scan stoppen" geändert.)

Wählen Sie "Scan starten" und warten Sie eine Weile. Die Namen der in der Nähe befindlichen koppelbaren Terminals werden unten erkannt. Wählen Sie den PC-Namen aus, mit dem Sie koppeln möchten.

Wählen Sie nach Auswahl des PC-Namens "Pair", um das Pairing zu starten. Wenn Sie "Pair" auswählen, wird die Benachrichtigung "Gerät hinzufügen" unten rechts auf dem Bildschirm auf der PC-Seite angezeigt. Klicken Sie also darauf. 　　　　　　　　　

Anschließend wird der Passkey sowohl am EV3- als auch am PC-Terminal bestätigt. Wählen Sie auf der EV3-Seite "Akzeptieren" und auf der PC-Seite "Ja". 　　　　　　　　　

Wenn Sie den Passkey bestätigen können, sieht der Bildschirm auf der EV3-Seite wie folgt aus. Wählen Sie daher "Netzwerkverbindung".

Der folgende Bildschirm wird angezeigt. Wählen Sie daher "Verbinden".

Wenn "Verbinden" ausgewählt ist, wird "Status:" zu "Konfigurieren". Während dieser Zeit wurden die Einstellungen für das Pairing mit EV3 vorgenommen. Achten Sie daher darauf, nicht mit EV3 zu arbeiten. Wenn jedoch "Timeout wurde erreicht" wie unten gezeigt angezeigt wird, drücken Sie die mittlere Taste einmal, um die Anzeige auszuschalten. Selbst wenn "Timeout wurde erreicht" angezeigt wird, ist die Einstellung noch nicht abgeschlossen. Führen Sie daher keine Vorgänge aus, bis "Status:" zu "Verbunden" wechselt.

Wenn das Pairing abgeschlossen ist, wird "Status:" wie unten gezeigt zu "Verbunden". Damit ist die Pairing-Arbeit abgeschlossen.

Aufbau einer PC-Umgebung

Wenn das Pairing von EV3 und PC abgeschlossen ist, beginnen wir mit dem Aufbau der PC-Umgebung. (Tatsächlich kann das Pairing nach dem Erstellen der PC-Umgebung durchgeführt werden, jedoch in dieser Reihenfolge, da die Prozedur hin und her geht.)

Laden Sie Python herunter

Laden Sie Python von unten herunter und installieren Sie es auf Ihrem PC. Vermeiden Sie das neueste Python und empfehlen Sie die Installation der vorherigen Version. (3,5 ~ 3,8) Die Umgebung in diesem Artikel verwendet 3.7.3. https://www.python.org/downloads/

Installieren Sie Python, indem Sie das Installationsprogramm entsprechend Ihrer Umgebung herunterladen und ausführen.

Aktivieren Sie wie bei jeder Python-Version die folgenden Kontrollkästchen während der Installation. .png

Laden Sie Visual Studio Code herunter

Laden Sie Visual Studio Code (im Folgenden VS Code) gemäß Ihrer Umgebung wie folgt herunter und installieren Sie es. https://code.visualstudio.com/download

Befolgen Sie zur Installation die Anweisungen des Installationsprogramms. Es gibt nichts Besonderes zu erwähnen, deshalb werde ich es weglassen. Wenn die Installation abgeschlossen und VS Code gestartet ist, wird der folgende Bildschirm angezeigt.

Installieren Sie die VS Code-Erweiterung

Wenn VSCode gestartet wird, wählen Sie die Markierung "Erweiterung" auf der Registerkarte auf der linken Seite des Bildschirms und geben Sie "ev3dev" in das Suchfeld ein. Wählen Sie "ev3 dev-browser" aus den Suchergebnissen.

Klicken Sie auf "Installieren", um die Erweiterung zu installieren.

Damit ist die grundlegende Umgebungskonstruktion für EV3 und PC abgeschlossen.

Beispielprogramm erstellen / übertragen / ausführen

Lassen Sie uns nun ein einfaches Beispielprogramm für VSCode erstellen, einschließlich der Überprüfung, ob die Umgebungskonstruktion abgeschlossen ist, und es übertragen und auf EV3 ausführen.

Erstellen eines Arbeitsbereichs

Da der gesamte Arbeitsbereich auf EV3 übertragen wird, erstellen Sie zunächst einen Arbeitsordner. Wählen Sie "Ordner öffnen" auf der Registerkarte "Dateien" oben im VS-Code.

Der Explorer wird geöffnet. Erstellen Sie daher einen Ordner an einem geeigneten Ort. Dieses Mal habe ich einen Ordner mit dem Namen "ev3 workspace" erstellt. .png Wählen Sie den erstellten Ordner aus und klicken Sie auf "Ordner auswählen". .png

Wenn Sie einen Ordner mit VS-Code öffnen, wird der Name des geöffneten Ordners in der Spalte "Explorer" angezeigt. Wenn die oben genannte Erweiterung "ev3dev-browser" installiert ist, wird unter dem Ordnernamen "EV3DEV DEVICE BROWSER" angezeigt.

Programm erstellen

Erstellen Sie ein Python-Programm im erstellten Arbeitsbereich. Wählen Sie "Neue Datei" rechts neben dem Arbeitsbereichsnamen, den Sie im "Explorer" hinzugefügt haben.

Die Datei wird durch Eingabe des Dateinamens erstellt. Diesmal ist es "hello-ev3.py".

Bearbeiten Sie den Inhalt von hello-ev3.py wie folgt.

from ev3dev2.display import Display
import ev3dev2.fonts as fonts
import time

screen = Display()
font = fonts.load('luBS12')
screen.draw.text((10, 10), 'Hello EV3!', font=font)
screen.update()
time.sleep(3.0)

print('Hello World')

Auf VSCode sieht es wie folgt aus.

Greifen Sie über VS-Code auf EV3 zu

Greifen Sie von hier aus über VS Code mit der installierten Erweiterung "ev3dev-browser" auf EV3 zu. Erweitern Sie "EV3 DEV DEVICE BROWSER" aus dem Feld "Explorer" und wählen Sie "Klicken Sie hier, um eine Verbindung zu einem Gerät herzustellen".

In der Liste wird EV3, das über Bluetooth mit dem PC verbunden ist, als "ev3 dev Bluetooth-Netzwerkverbindung" angezeigt. Wählen Sie es daher aus. (Wenn EV3 und PC über USB anstelle von Bluetooth verbunden sind, wird übrigens "ev3 dev Ethernet ~" angezeigt.) Wenn der Zugriff auf EV3 über VS Code abgeschlossen ist, wird ein grüner Kreis angezeigt (siehe unten). Übertragen / Ausführen des Programms Nachdem Sie nun Zugriff auf EV3 haben, übertragen Sie das erstellte Programm und führen Sie es aus. Klicken Sie zunächst rechts neben "EV3 DEV DEVICE BROWSER" auf "Arbeitsbereich an Gerät senden", um den Arbeitsbereich "ev3 workspace" zu übertragen. Wenn die Übertragung abgeschlossen ist, wird unten rechts im VS-Code "Download to ev3dev complete" angezeigt und "ev3 workspace" unter "/ home / robot /" kopiert.

Versuchen Sie als Nächstes, das Programm vom Terminal aus auszuführen. Klicken Sie mit der rechten Maustaste in das Feld "ev3dev", in dem der grüne Kreis angezeigt wird, und wählen Sie "SSH-Terminal öffnen" aus dem angezeigten Menü.

Das in EV3 angemeldete Terminal-SSH wird am unteren Rand des VSCode angezeigt und kann auf Befehlsbasis bedient werden. Geben Sie den folgenden Befehl ein. ls cd ev3workspace/ python3 hello-ev3.py

Wenn das Programm ausgeführt wird, werden die folgenden Zeichen 3 Sekunden lang auf dem Bildschirm auf der EV3-Seite angezeigt, und dann wird "Hello World" auf dem Terminal angezeigt.

Jetzt ist die Umgebung zur Steuerung von EV3 der ev3dev-Umgebung über VS Code bereit. Ab dem nächsten Mal werden wir Programme auf der PC-Seite bzw. der EV3-Seite ausführen, Daten austauschen und maschinelle Lernaufgaben der linearen Regression und Klassifizierung behandeln.

Appendix
Beim Erstellen eines Programms, das die ev3dev-Bibliothek unter VSCode verwendet, funktioniert möglicherweise die Intelligenz und es wird möglicherweise eine rote Wellenlinie angezeigt. Das Erstellen eines Programms ist kein Problem. Wenn Sie jedoch die automatische Kalibrierung einschließlich ev3dev verwenden möchten, können Sie sie verwenden, indem Sie ev3dev wie folgt auf Ihrem PC installieren.

Klicken Sie mit der rechten Maustaste auf die Windows-Markierung und wählen Sie "Windows PowerShell (Administrator)", um die Powershell zu öffnen. (Sie müssen es mit Administratorrechten öffnen.)

Geben Sie den folgenden Befehl in Powershell ein, um ev3dev zu installieren. pip install python-ev3dev2

[PYTHON] EV3 x Pyrhon Maschinelles Lernen Teil 1 Umgebungskonstruktion