この記事はPythonでev3を操作してみたい人のための記事です。
今回はカラーセンサを使っていろいろな操作をしていきたいと思います。
目次
0 . 用意するもの
1 . カラーセンサのプログラム
0.用意するもの
◯ ev3(タンク) とカラーセンサ、タッチセンサ
◯ パソコン(VSCode)
◯ bluetooth
◯ microSD
◯ 資料(これをみながら進めていくのがオススメです。)
1.カラーセンサのプログラム(資料p.33)
1-0 . カラーセンサが色を検出したら〜するプログラム
○カラーセンサが赤に反応したら"赤が検出されました"と発声するプログラムです。
#!/usr/bin/env python3
from ev3dev2.sensor.lego import ColorSensor
from ev3dev2.sound import Sound
#インスタンスの生成
cs = ColorSensor()
spkr = Sound()
#無限ループ
while True:
#オブジェクトcsが持つフィールド(変数)colorにアクセスする
#変数の値が5ならば
if cs.color == 5:
#オブジェクトspkrが持つメソッド(関数)speak()にアクセスする
spkr.speak('Red is detected')
Point : 色はあらかじめ数字と対応する形で定義されていて、プログラム内で色は数字として扱われます。
color
Color detected by the sensor, categorized by overall value.
• 0: No color
• 1: Black
• 2: Blue
• 3: Green
• 4: Yellow
• 5: Red
• 6: White
• 7: Brown
1-1 . ライントレースのプログラム①
○カラーセンサが検知した光の反射率によって場合分けして、ラインに沿って走るプログラムです。
#!/usr/bin/env python3
from ev3dev2.motor import MoveTank,OUTPUT_A,OUTPUT_B
from ev3dev2.sensor.lego import ColorSensor
#インスタンスの生成
tank_drive = MoveTank(OUTPUT_A,OUTPUT_B)
cs = ColorSensor()
#無限ループ
while True:
#オブジェクトcsが持つフィールド(変数)reflected_light_intensityにドットを使ってアクセスする
#もし、反射光の値が15未満ならば、
if cs.reflected_light_intensity < 15:
tank_drive.on(10,0)
else:
tank_drive.on(0,10)
Point : ライントレース
黒と白では光の反射率が異なります。
白は光をよく反射して、黒は光をあまり反射しません。
反射率が異なることを利用して、白いフィールド上で黒のラインを検出しながら走るのが一般的なライントレースです。
1-2 . ライントレースのプログラム②
○カラーセンサを2個使ったライントレースのプログラムです
#!/usr/bin/env python3
from ev3dev2.motor import MoveTank,OUTPUT_A,OUTPUT_B
from ev3dev2.sensor.lego import ColorSensor
from ev3dev2.sensor import INPUT_1,INPUT_2
#インスタンスの生成
#カラーセンサを2つ使う
tank_drive = MoveTank(OUTPUT_A,OUTPUT_B)
cs_1 = ColorSensor(INPUT_1)
cs_2 = ColorSensor(INPUT_2)
while True:
if cs_1.reflected_light_intensity > 15:
#カラーセンサの反射光の値がどちらも15以上ならば
if cs_2.reflected_light_intensity > 15:
tank_drive.on(10,10)
#カラーセンサ(1)の反射光の値のみが15以上ならば
else:
tank_drive.on(10,0)
else:
#カラーセンサ(2)の反射光の値のみが15以上ならば
if cs_2.reflected_light_intensity > 15:
tank_drive.on(0,10)
#カラーセンサの反射光の値がどちらも15以下ならば
else:
tank_drive.on(-10,10)
Point : プログラムのイメージ
cs_1 が白を検出 and cs_2 が白を検出: 直進
cs_1 が白を検出 and cs_2 が黒を検出: 右へ進む
cs_1 が黒を検出 and cs_2 が白を検出: 左へ進む
cs_1 が黒を検出 and cs_2 が黒を検出: その場で回転(ラインを探索)
1-3 . ライントレースのプログラム③
○PID制御を利用したライントレースのプログラムです。
#!/usr/bin/env python3
from ev3dev2.motor import OUTPUT_A, OUTPUT_B, MoveTank, SpeedPercent, follow_for_ms
from ev3dev2.sensor.lego import ColorSensor
#インスタンスの生成
tank = MoveTank(OUTPUT_A, OUTPUT_B)
tank.cs = ColorSensor()
#例外処理を行うtry-exceptを使う
try:
#follow_line()関数のルールに従って引数を定義していく
tank.follow_line(
kp=11.3, ki=0.05, kd=3.2,
speed=SpeedPercent(30),
follow_for=follow_for_ms,
ms=4500
)
#例外があった場合にそれをキャッチする
except LineFollowErrorTooFast:
tank.stop()
#例外が発生したかどうかを判定したいだけで、その例外を処理するつもりがなければ
#単純な形式の raise 文を使って例外を再送出させることができる
raise
Point : PID制御
PID制御は、出力値が目標値に近づくように、入力値を制御する、フィードバック制御の一種
出力値 : 光の反射率
目標値 : ライン際での光の反射率
入力値 : モーターの回転スピード
(カラーセンサ1つでライントレースする場合)
Point : follow_line(kp, ki, kd, speed, target_light_intensity=None, follow_left_edge=True, white=60,off_line_count_max=20, sleep_time=0.01, follow_for=,**kwargs)
PID line follower
kp, ki, and kd は PID定数です。
Point : PID制御についての参考記事
Point : pythonの例外処理についての参考記事
Pythonの例外処理（try, except, else, finally）
1-4 . リストと色を照合するプログラム
○タッチセンサを押しながら色をかざします。その時にかざした色がcolor_listに存在する色ならば、"~色が検出されました"と表示されます。
かざした色がcolor_listに存在しなければ"その色はカラーリストに存在しません"と表示されます。
#!/usr/bin/env python3
from ev3dev2.sensor.lego import ColorSensor,TouchSensor
from ev3dev2.display import Display
#インスタンスの生成
cs = ColorSensor()
ts = TouchSensor()
dsp = Display()
color_list = [1,2,4,5]
while True:
dsp.update()
#もしタッチセンサが押された時
if ts.is_pressed:
#検知した色が、事前に用意したリスト(color_list)に含まれているならば
if cs.color in color_list:
#~色が検知されましたと表示する
dsp.text_pixels(cs.color_name + ' is detected',True,0,52,font = 'helvB' + '12')
#検知した色がリスト内にない色ならば、
else:
#そのような色はリストの中にありませんと表示する
dsp.text_pixels('No such color in the color_list',True,0,52,font = 'helvB' + '10')
#タッチセンサを押していないならば
else:
#色をセンサにかざしてくださいと表示する
dsp.text_pixels('please set the color !!!!',True,0,52,font = 'helvB' + '12')
Point :
if a in b:
処理
要素aがb(今回はリスト)に含まれるならば、処理を実行するというプログラム
参考記事
Pythonのin演算子でリストなどに特定の要素が含まれるか判定
1-5 . 色をリストに保存していくプログラム
○空のcolor_listに、タッチセンサを押した時にかざしていた色を追加していきます。
追加し終わったらリストの先頭から順番に、色に紐づけられた処理を実行していきます。
#!/usr/bin/env python3
from ev3dev2.motor import OUTPUT_A,OUTPUT_B,MoveTank
from ev3dev2.sensor.lego import ColorSensor,TouchSensor
from ev3dev2.sound import Sound
from time import sleep
#インスタンスの生成
cs = ColorSensor()
ts = TouchSensor()
spkr = Sound()
tank_drive = MoveTank(OUTPUT_A,OUTPUT_B)
color_list = []
#4回繰り返す
for i in range(4):
#タッチセンサが押されるまで待機する
ts.wait_for_bump()
sleep(0.1)
#カラーセンサにかざされている色を、リストに追加する
color_list.append(cs.color)
#検知した色を確認するために、その色の名前を発声させる
spkr.speak(cs.color_name)
#リストにある要素を1つずつ取り出していく
for c in color_list:
#命令の実行間隔を調整する
sleep(1)
#もし、検知した色が黒ならば、
if c == 1:
#音声とともに左に方向転換する
spkr.speak('turn left')
tank_drive.on_for_rotations(0,50,2)
#もし、検知した色が青ならば、
if c == 2:
#音声とともに前進する
spkr.speak('go forward')
tank_drive.on_for_rotations(50,50,2)
#もし、検知した色が黄ならば、
if c == 4:
#音声とともに右に方向転換する
spkr.speak('turn right')
tank_drive.on_for_rotations(50,0,2)
#もし、検知した色が赤ならば、
if c == 5:
#音声とともに後進する
spkr.speak('go back')
tank_drive.on_for_rotations(-10,-10,2)
Point : append()
リストの末尾に要素を追加できる
参考記事
Pythonでリスト（配列）に要素を追加するappend, extend, insert
最後に
読んで頂きありがとうございました！！
次回は超音波センサについて書いていきたいと思います！
より良い記事にしていきたいので
◯こうした方がわかりやすい
◯ここがわかりにくい
◯ここが間違っている
◯ここをもっと説明して欲しい
などの御意見、御指摘のほどよろしくお願い致します。