Bitirme projesi: kameralı keşif robotu

Senaryo

Robot bir okul koridorunda yeşil bir topu arar. Operatör telefonundan paneli açar, robotu elle sürer, "izle" kipine geçince robot topu kamerayla bulup 30 cm'ye kadar yaklaşır. Ultrasonik sensör 15 cm'de engel görürse, pil 6,4 V'un altına inerse ya da panelle bağlantı koparsa robot durur. Pi açıldığında yazılım systemd ile kendiliğinden başlar.

Sistemi simülasyonda dene

Gereksinimler (test edilebilir)

• G1: Panelden gelen komut 200 ms içinde motorlara ulaşır (günlükten ölçülür).
• G2: Bağlantı 1 s koparsa robot durur (bekçi testi).
• G3: İzle kipinde top 3 m içindeyse robot 20 s içinde 30 ± 10 cm'ye yaklaşır (5 denemenin 4'ü).
• G4: Engel 15 cm'den yakınsa robot her kipte durur.
• G5: Pil eşiğin altına inince robot SAFE_STOP kipine geçer ve panelde uyarı gösterir.
• G6: Elektrik verildikten sonra 60 s içinde panel erişilebilir olur (systemd).

Mimari

• Donanım katmanı (hw.py): Drive, Encoder, Ultrasonic, Battery sınıfları; her birinin testte kullanılan sahte karşılığı.
• Algılama: picamera2 → HSV maske → ağırlık merkezi → target_x (−1..1) ya da None.
• Karar: saf next_mode(mode, inputs) durum makinesi; IDLE, TELEOP, FOLLOW, SAFE_STOP.
• Denetim: (v, ω) → tekerlek hızları → PI hız döngüsü (20 ms).
• Arayüz: Flask paneli ve /api uç noktaları; isteğe bağlı ROS 2 sürümünde aynı bloklar düğüm olur (camera, detector, follower, twist_mux, motor_driver).
• İşletim: systemd birimi, ayar dosyası (YAML), journalctl ile günlük.

Doğrulama

• Birim: next_mode'un her geçişi, odometri özellikleri, PI kapalı döngü testi (motor modeliyle), w1_slave ve HTTP doğrulama.
• Bileşen: kayıtlı 20 kare üzerinde algılayıcı, beklenen ağırlık merkezine 5 piksel içinde.
• Benzetim: bu sayfadaki simülasyonlarda (GPIO, motor, robot, Flask, ROS) senaryolar.
• Donanımda: G1–G6 için ölçüm tablosu; her deneme günlük dosyasıyla kanıtlanır.

Demo akışı

1. Açılış: fişi tak, 60 s içinde paneli aç (G6).
2. Elle sürüş ve bağlantı kesme (G1, G2).
3. İzle kipi: topu bul ve yaklaş (G3).
4. Engel ve düşük pil senaryosu (G4, G5).

Başlangıç kodu

from enum import Enum, auto
from dataclasses import dataclass

class Mode(Enum):
    IDLE = auto(); TELEOP = auto(); FOLLOW = auto(); SAFE_STOP = auto()

@dataclass
class Inputs:
    web_cmd: str | None       # Flask panelinden son komut
    web_age: float            # son komuttan bu yana saniye
    target_x: float | None    # kamera: -1..1, yoksa None
    obstacle_cm: float
    battery_v: float

def next_mode(m: Mode, i: Inputs) -> Mode:
    """Saf geçiş fonksiyonu: pytest ile her kenar test edilir"""
    if i.battery_v < 6.4 or i.obstacle_cm < 15:
        return Mode.SAFE_STOP
    if i.web_cmd == "follow":
        return Mode.FOLLOW
    if i.web_cmd and i.web_age < 1.0:
        return Mode.TELEOP
    if m is Mode.FOLLOW and i.target_x is not None:
        return Mode.FOLLOW
    return Mode.IDLE

class Drive:                  # gerçek: gpiozero Robot; test: sahte sınıf
    def set(self, left: float, right: float) -> None: ...

Teslimler

1. 2. üniteden sonra
   Öneri ve kurulum betiği

   Senaryo, gereksinimler (G1–G6), kart seçimi ADR'si ve depoda çalışan setup.sh.

   Raspberry Pi OS ve Linux komut satırı
2. 5. üniteden sonra
   Donanım katmanı

   hw.py: motor, enkoder, ultrasonik ve sıcaklık sınıfları; sahte (fake) karşılıklarıyla pytest testleri.

   Sensörler ve veri yolları: 1-Wire, I²C, SPI
3. 7. üniteden sonra
   Algılama ve hız denetimi

   Renkli hedef algılayıcı (kayıtlı karelerle test) ve PI hız döngüsü; ayar dosyası.

   Motorlar: L298N, enkoder ve hız denetimi
4. 9. üniteden sonra
   Panel ve durum makinesi

   Flask paneli, bekçi ve next_mode() geçiş fonksiyonu; her kenar için test.

   Flask ile web kontrol paneli
5. 10. üniteden sonra
   Sistem ve demo

   ROS 2 düğümleri ya da tek süreçli sürüm, systemd birimi, 3 dakikalık demo videosu ve rapor.

   ROS 2 temelleri ve systemd ile otomatik başlatma