無線行空板+麥輪小車 實現(xiàn)人臉的追蹤與調(diào)控

行空板與麥輪小車！想象一下，你可以坐在家里，不用繁瑣的線連接電腦，不用趴在地上調(diào)試小車，優(yōu)雅地通過網(wǎng)絡(luò)遠程控制行空板和麥輪小車，實現(xiàn)對人臉的追蹤和調(diào)控。

行空板

行空板一款由DFRobot研發(fā)地專為Python學習和使用設(shè)計的單板微型計算機。這意味著只要你的手機、電腦、平板等設(shè)備能夠與行空板在同一個網(wǎng)絡(luò)中，就能通過網(wǎng)絡(luò)訪問它。行空板不僅集成了LCD彩屏，讓你可以直觀地查看數(shù)據(jù)，還具備WiFi和藍牙功能，方便與其他設(shè)備連接和交互。此外，行空板還內(nèi)置了各種常用傳感器，可以感知周圍的環(huán)境。行空板具有WiFI可以無線調(diào)試，可以通過GPIO控制電機驅(qū)動，同時有屏幕可以顯示狀態(tài)，進而非常適合本項目。

麥輪介紹

可以全向運動的麥克納姆輪（Mecanum Wheel），可以實現(xiàn)在狹小空間內(nèi)，進行靈活轉(zhuǎn)向移動的功能。相較于普通車輪需要車軸與復(fù)雜機械結(jié)構(gòu)來實現(xiàn)特定方向的旋轉(zhuǎn),麥克納姆輪卻可以在任意方向自由旋轉(zhuǎn),無需任何附加裝置，實現(xiàn)前行、橫移、斜行、旋轉(zhuǎn)。產(chǎn)生的合力保證了這個平臺在最終的自由地移動，而不改變小車自身的方向。

OpenCV介紹

OpenCV（Open Source Computer Vision Library）是一個開源的計算機視覺庫，由一系列 C 函數(shù)和少量 C++ 類構(gòu)成，同時提供了Python、Ruby、MATLAB等語言的接口，實現(xiàn)了圖像處理和計算機視覺方面的很多通用算法。其中包含了人臉識別的功能?？梢酝ㄟ^訓練模型進行視覺圖像的識別，包括輸出人臉和位置，就是本次項目中會用到的實現(xiàn)追蹤效果的視覺算法。

硬件清單

行空板

microbit電機驅(qū)動

海盜船四輪平臺

60mm麥輪

三節(jié)5號電池盒

usb攝像頭

移動電源

硬件連接

將行空板的金手指插入microbit擴展板的擴展插槽內(nèi)。

按圖示將四個麥輪連接到microbit電機驅(qū)動板上，并安裝三節(jié)AA電池供電。

麥輪安裝的時候需要保持x型的組合方式。

運行程序前，確定已做以下三個步驟，否則程序上傳會出現(xiàn)報錯。

確定攝像頭的usb插好。

確定行空板已單獨供電。

確定將電機驅(qū)動版的電源開關(guān)打開。

遠程調(diào)試行空板

行空板可以連接Wi-Fi進行無線編程，實現(xiàn)無線優(yōu)雅調(diào)試。首先需要將行空板連接到與電腦連接的同一個WiFi下，有兩種配網(wǎng)方法。

配置方法一：USB連接電腦有線配網(wǎng)

1、使用USB線連接行空板到電腦時，行空板會虛擬為一個RNDIS網(wǎng)卡設(shè)備，此時板子IP地址固定為‘10.1.2.3’。

2、將行空板連接局域網(wǎng)wifi：在瀏覽器中輸入行空板ip：10.1.2.3。點擊網(wǎng)絡(luò)設(shè)置，輸入需要連接的wifi（注意需要使用2.4G Wi-Fi）。然后電腦連接同一個熱點，輸入行空板的IP即可開始編程。

配置方法二：使用行空板熱點模式無線配網(wǎng)

1、首先開啟行空板的無線熱點

按home鍵進入主菜單，打開‘開關(guān)無線熱點模式’，查看ssid（熱點名稱）和pass（熱點密碼）使用可以連接wifi的電腦或手機連接到行空板的熱點。

2、長按Home按鍵進入行空板板載菜單，其中查看網(wǎng)絡(luò)信息頁面可以看到行空板作為無線熱點的時候IP地址固定是192.168.123.1

3、將行空板連接局域網(wǎng)wifi：在瀏覽器中輸入行空板ip：192.168.123.1。點擊網(wǎng)絡(luò)設(shè)置，選擇需要連接的wifi（注意需要使用2.4G Wi-Fi），輸入密碼連接成功。然后電腦連接同一個熱點，輸入板子的IP即可開始編程。

至此，行空板遠程調(diào)試的功能完成。

編寫Python代碼

1、編程平臺：使用mind+或vscode編寫代碼。

2、代碼邏輯與編寫

使用OpenCV庫識別人臉并計算出在所處畫面的位置，當位置小于20或大于80時，驅(qū)動麥輪向左轉(zhuǎn)或向右轉(zhuǎn)達到追蹤轉(zhuǎn)向的效果。

步驟1?導(dǎo)入opencv、pingpong庫，初始化行空板和四個麥輪電機

步驟2?設(shè)定轉(zhuǎn)向功能

步驟3?加載人臉識別的分類模型，并加載攝像機

步驟4?設(shè)定攝像機參數(shù)

步驟5?循環(huán)判斷功能邏輯編寫

打開攝像頭獲取視頻流。—> 循環(huán)讀取每一幀,進行人臉檢測。—> 如果沒有檢測到人臉,停止小車?！?gt; 如果檢測到人臉,獲取人臉位置,畫出矩形框?！?gt; 根據(jù)人臉在畫面中的位置,如果橫軸x<20小車需要向左轉(zhuǎn), x=””>80小車向右轉(zhuǎn),否則停止?！?gt; 顯示畫面并判斷是否退出循環(huán)。

步驟6?最后關(guān)閉攝像頭,停止電機

3、 情緒表情顯示模式

如果把移動平臺想象成一個情感上獨立的實體與你互動，那么相機圖像就可以用它自己的“面部表情”代替。當它檢測到你的位置不同時，它會向左或向右轉(zhuǎn)動，同時觸發(fā)不同的表情。通過擬人化，它成為一個能夠表達其內(nèi)部狀態(tài)的反應(yīng)靈敏的伴侶，而不僅僅是一個帶有攝像頭的小車。這使得交互更加自然和有吸引力。

由行空板、麥克納姆輪和OpenCV組成的應(yīng)用,展現(xiàn)了遠程無線控制和計算機視覺的強大潛力，我們可以做更多創(chuàng)意應(yīng)用打造出各種智能、交互式的機器人和系統(tǒng)。在不久的將來,這種將控制、視覺和網(wǎng)絡(luò)融為一體的系統(tǒng)可能會應(yīng)用在更多領(lǐng)域中,改善我們的生活和工作?？梢云诖锌瞻搴透嗉夹g(shù)結(jié)合帶來的無限可能!

關(guān)于該項目的詳細的介紹，您可以訪問“DF創(chuàng)客社區(qū)”—“無線行空板, 遠程控制人臉追蹤的麥輪小車”了解更多。

上海智位機器人

上海智位機器人成立于2010年，是全球領(lǐng)先的從事開源硬件、機器人產(chǎn)品和科創(chuàng)教育的高科技企業(yè)，打造了DFRobot、蘑菇云科創(chuàng)教育等品牌，是國內(nèi)最早的創(chuàng)客理念引入者和倡導(dǎo)者，創(chuàng)客教育的開拓者和引領(lǐng)者。旗下?lián)碛兄袊畲蟮木€上DF創(chuàng)客社區(qū)和國家級創(chuàng)客空間——蘑菇云創(chuàng)客空間，提供豐富的線上和線下學習資源，構(gòu)建了一個自由、開放和富于創(chuàng)造力的交流空間。其Gravity產(chǎn)品已被全球超過100萬開發(fā)者選用。合作伙伴包括微軟、英特爾、Autodesk、霍尼韋爾、NASA、MIT等知名廠商和機構(gòu)。