The LEGO WeDO tilt sensor

I’ve made some reverse-engineering of the WeDO tilt sensor:

R1 = 3k9
R2 = 10k
R3 = 6k8
R4 = 1k2

The circuit is based on Philo photos of the WeDO internals, I just completed it with my own findings.

The value of R1 is critical – this resistor is connected between C1 and Ground (0V) and it is used to identify the tilt sensor – if possible use a 1% tolerance resistor.

The other 3 resistors are not so demanding because the driver of the tilt sensor accepts a range of values for each of the 4 possible states.

So we can make our own pseudo tilt sensors modifying a Power Functions cable. Since I had enough Mindstorms RCX touch sensors, why not use 4 to create a basic gamepad with 4 direction keys?

The RCX touch sensor has an internal resistor, near 600Ω when full pressed so we have to reduce R3 and R4 to near 6k2 and 0k6.

Here is a quick demo with an EV3 and 2 WeDo USB hubs. Each hub has a Power Functions L-motor in port A and one of the hubs has the 4-key gamepad. I didn’t have the right resistors so I had to use some combinations of serial and parallel, pretty ugly but it works.

How do I use two WeDo USB hubs? Since they are both seen as the same kind of device and they don’t seem to have an individual ID, I scan for all hubs (expect to find just 2) and test for the presence of a tilt sensor.

I don’t have more hubs to test but it seems that there is no limiti to the number of WeDo hubs we can use (the software from LEGO allows only 3), we just need some kind of initialization procedure (like at the beginning of our program we ask the user to connect a tilt sensor on hub #1, then hub #2 and so on until all hubs are identified – or make a motor spin a bit and ask for confirmation).

#!/usr/bin/env python

from wedo import *
from time import sleep

listofdevices=scan_for_devices()

#check if there are two hubs
if(len(listofdevices)==2):

  # initialize both hubs
  wedohub1=WeDo(listofdevices[0])
  wedohub2=WeDo(listofdevices[1])

  #find which hub has a tilt sensor

  if (wedohub1.tilt<>None):
    usehub1=True
  else:
    usehub1=False

  # use the tilt sensor as a gamepad
  # 1 = LEFT
  # 2 = BACK
  # 3 = RIGHT
  # 4 = FRONT


  while(True):

    wedohub1.motor_a=0
    wedohub2.motor_a=0

    if(usehub1):
      command=wedohub1.tilt
    else:
      command=wedohub2.tilt

    if(command==1):
      #LEFT
      wedohub1.motor_a=100
      wedohub2.motor_a=100
    elif(command==2):
      #BACK
      wedohub1.motor_a=-100
      wedohub2.motor_a=100
    elif(command==3):
      #RIGHT
      wedohub1.motor_a=-100
      wedohub2.motor_a=-100
    elif(command==4):
      #FRONT
      wedohub1.motor_a=100
      wedohub2.motor_a=-100

    sleep(0.25)

else:
  print "Number of WeDo USB hubs found was not 2"

R4T1NH0 – um micro rover LEGO

Sozinho em casa com os miúdos, usei o SBrick para um micro rover telecomandado:

É uma montagem frágil mas estou certo que é possível fazer ainda mais pequeno e ainda assim mais robusto, é uma questão de tempo e engenho.



[actualizado no dia seguinte]

Uma versão ligeiramente melhor em que a ligação das rodas aos micro-motores não gera tanto atrito e onde experimentei utilizar 3 pilhas de lítio CR2430 para fornecer os 9 Volt. As pilhas portaram-se melhor do que eu esperava.


Assim quase do nada tenho aqui um robot de mesa bastante interessante para experiências com o Snap!

[nova actualização]

O consumo do robot com 3 pilhas CR2430 novas varia entre 60 mA (movendo-se para a frente) e 90 mA (rodando sobre si próprio).

SBrick – controlo remoto com um gamepad

Apresento o meu script em python para controlar o SBrick com um gamepad a partir do Linux. Recorro à biblioteca PyGame para ler o gamepad (assumindo que o gamepad é suportado nativamente pelo Linux, ver também o meu artigo sobre como utiizar um gamepad com ev3dev) e ao comando gatttool do BlueZ 5.0 para comunicar via Bluetooth BLE com o SBrick (assumindo também a presença de um dongle Bluetooth 4.0).

 

Este script funciona bem com Ubuntu mas deverá também funcionar em qualquer variante de Debian incluindo Raspbian (no Raspberry Pi) e ev3dev (no LEGO Mindstorms EV3, onde utilizei uma versão inicial deste script).

#!/usr/bin/env python

# sudo apt-get install python-pygame

import sys, traceback, os
os.environ['SDL_VIDEODRIVER'] = 'dummy'
from math import log10
from subprocess import call
from time import sleep
from pygame import joystick, event, display

### buttons ###
B_TRIANG = 0
B_CIRC = 1
B_CROSS = 2
B_SQUARE = 3
B_LTRIG2 = 4
B_RTRIG2 = 5
B_LTRIG = 6
B_RTRIG = 7
B_SELECT = 8
B_LJOY = 10
B_RJOY = 11
B_START = 9


def main():
  try:
    display.init();
    joystick.init();
    js=joystick.Joystick(0);
    js.init();

    DRIVE_A="gatttool -b 00:07:80:7F:28:E1 -i hci0 --char-write --handle=0x0025 --value=0102"
    DRIVE_B="gatttool -b 00:07:80:7F:28:E1 -i hci0 --char-write --handle=0x0025 --value=0103"
    COAST_A="gatttool -b 00:07:80:7F:28:E1 -i hci0 --char-write --handle=0x0025 --value=01020000"
    COAST_B="gatttool -b 00:07:80:7F:28:E1 -i hci0 --char-write --handle=0x0025 --value=01030000"
    BREAK_A="gatttool -b 00:07:80:7F:28:E1 -i hci0 --char-write --handle=0x0025 --value=0002"
    BREAK_B="gatttool -b 00:07:80:7F:28:E1 -i hci0 --char-write --handle=0x0025 --value=0003"

    ### starts in Joystick mode ###
    control_by_JOYSTICK=True;

    num_axes=js.get_numaxes();
    num_buttons=js.get_numbuttons();
    num_hats=js.get_numhats();

    ### assuming 4 axes, 13 buttons and 1 hat

    flag=False;

    while True:
      x=y=motor_r=motor_l=0.0;
      event.pump();

      button_mode=js.get_button(B_SELECT);
      button_shot=js.get_button(B_SQUARE);

      if button_mode ==1:

        if control_by_JOYSTICK==True:
          control_by_JOYSTICK=False;
          print 'Control Mode=HAT';
        else:
          control_by_JOYSTICK=True;
          print 'Control Mode=JOYSTICK';


      ### joysticks axis [-1, +1]
      ### x=axis2 , y=-axis3
      ### ignore less than 0.2 (dead zone)
      ### apply log10(100x) (to reforce lower values)
      ### result is less or equal than 2 = log10(100)

      if control_by_JOYSTICK==True:

            # Control by Right Joystick, Axis 2 e 3

            axis2=js.get_axis(2);
            axis3=js.get_axis(3);

        if axis2>0:
          if axis2<0.2:
            x=0;
          else:
            x=log10(axis2*100);
        elif axis2<0:
          if axis2>-0.2:
            x=0;
          else:
            x=-log10(-axis2*100);
            else:
              x=0;

        if axis3>0:
          if axis3<0.2:
            y=0;
          else:
            y=-log10(axis3*100);
        elif axis3<0:
          if axis3>-0.2:
            y=0;
          else:
            y=log10(-axis3*100);
        else:
          y=0;

        if y<>0:
          if x<0:
            motor_r=100*y;
            # turn left => slow motor_l
               motor_l=y*(100+25*x);
          else:
            motor_el=100*y;
            # turn right => slow motor_r
            motor_r=y*(100-25*x);
        elif x<>0:
           # y=0, just turn
           motor_l=100*x;
           motor_r=-motor_l;

      else:

         # Control by HAT keys

         hat=js.get_hat(0);

         if hat==(0,1):
#            print 'FRONT';
            motor_r=100;
            motor_l=100;
          elif hat==(1,0):
#            print 'RIGHT';
            motor_l=100;
            motor_r=-100;
         elif hat==(0,-1):
#            print 'BACK';
            motor_r=-100;
            motor_l=-100;
         elif hat==(-1,0):
#            print 'LEFT';
            motor_l=-100;
            motor_r=100;
         elif hat==(1,1):
#            print 'FRONT+RIGHT';
            motor_l=100;
            motor_r=50;
         elif hat==(-1,1):
#            print 'FRONT+LEFT';
            motor_l=50;
            motor_r=100;
         elif hat==(-1,-1):
#            print 'BACK+LEFT';
            motor_l=-100;
            motor_r=-50;
         elif hat==(1,-1):
#            print 'BACK+RIGHT';
            motor_l=-50;
            motor_r=-100;


       # get direction and duty cycle

      if (motor_l<0):
     dir_l="00"
     duty_l=str(hex(int(-motor_l)))
      else:
         dir_l="01"
         duty_l=str(hex(int(motor_l)))

      if (motor_r<0):
     dir_r="01"
     duty_r=str(hex(int(-motor_r)))
      else:
         dir_r="00"
         duty_r=str(hex(int(motor_r)))

      # command+direction+dutycyle

      command_A=DRIVE_A+dir_r+duty_r[2:]
      command_B=DRIVE_B+dir_l+duty_l[2:]
      call(command_A, shell=True);
      call(command_B, shell=True);
      sleep(0.1)
#      call(BREAK_A,shell=True);
#      call(BREAK_B,shell=True);
      call(COAST_A,shell=True);
      call(COAST_B,shell=True);

    # end while

  except (KeyboardInterrupt, SystemExit):
      print "Exiting...";
  except Exception:
      traceback.print_exc(file=sys.stdout);

  js.quit();
  joystick.quit();
  display.quit();
  sys.exit(0);

if __name__ == "__main__":
    main()

SBrick – remote control with a wireless gamepad

Here is my python script for controlling SBrick with a gamepad from Linux. It uses pygame for reading the gamepad (as long as it’s supported by the kernel, see also my post about using a gamepad with ev3dev) and gatttool from BlueZ 5.x to talk to the SBrick (you need a BT 4.0 USB dongle)

It should work in Ubuntu and other Debian variants including Raspbian (Raspberry Pi) or ev3dev (LEGO Mindstorms EV3)

#!/usr/bin/env python

# sudo apt-get install python-pygame

import sys, traceback, os
os.environ['SDL_VIDEODRIVER'] = 'dummy'
from math import log10
from subprocess import call
from time import sleep
from pygame import joystick, event, display

### buttons ###
B_TRIANG = 0
B_CIRC = 1
B_CROSS = 2
B_SQUARE = 3
B_LTRIG2 = 4
B_RTRIG2 = 5
B_LTRIG = 6
B_RTRIG = 7
B_SELECT = 8
B_LJOY = 10
B_RJOY = 11
B_START = 9


def main():
  try:
    display.init();
    joystick.init();
    js=joystick.Joystick(0);
    js.init();

    DRIVE_A="gatttool -b 00:07:80:7F:28:E1 -i hci0 --char-write --handle=0x0025 --value=0102"
    DRIVE_B="gatttool -b 00:07:80:7F:28:E1 -i hci0 --char-write --handle=0x0025 --value=0103"
    COAST_A="gatttool -b 00:07:80:7F:28:E1 -i hci0 --char-write --handle=0x0025 --value=01020000"
    COAST_B="gatttool -b 00:07:80:7F:28:E1 -i hci0 --char-write --handle=0x0025 --value=01030000"
    BREAK_A="gatttool -b 00:07:80:7F:28:E1 -i hci0 --char-write --handle=0x0025 --value=0002"
    BREAK_B="gatttool -b 00:07:80:7F:28:E1 -i hci0 --char-write --handle=0x0025 --value=0003"

    ### starts in Joystick mode ###
    control_by_JOYSTICK=True;

    num_axes=js.get_numaxes();
    num_buttons=js.get_numbuttons();
    num_hats=js.get_numhats();

    ### assuming 4 axes, 13 buttons and 1 hat

    flag=False;

    while True:
      x=y=motor_r=motor_l=0.0;
      event.pump();

      button_mode=js.get_button(B_SELECT);
      button_shot=js.get_button(B_SQUARE);

      if button_mode ==1:

        if control_by_JOYSTICK==True:
          control_by_JOYSTICK=False;
          print 'Control Mode=HAT';
        else:
          control_by_JOYSTICK=True;
          print 'Control Mode=JOYSTICK';


      ### joysticks axis [-1, +1]
      ### x=axis2 , y=-axis3
      ### ignore less than 0.2 (dead zone)
      ### apply log10(100x) (to reforce lower values)
      ### result is less or equal than 2 = log10(100)

      if control_by_JOYSTICK==True:

            # Control by Right Joystick, Axis 2 e 3

            axis2=js.get_axis(2);
            axis3=js.get_axis(3);

        if axis2>0:
          if axis2<0.2:
            x=0;
          else:
            x=log10(axis2*100);
        elif axis2<0:
          if axis2>-0.2:
            x=0;
          else:
            x=-log10(-axis2*100);
            else:
              x=0;

        if axis3>0:
          if axis3<0.2:
            y=0;
          else:
            y=-log10(axis3*100);
        elif axis3<0:
          if axis3>-0.2:
            y=0;
          else:
            y=log10(-axis3*100);
        else:
          y=0;

        if y<>0:
          if x<0:
            motor_r=100*y;
            # turn left => slow motor_l
               motor_l=y*(100+25*x);
          else:
            motor_el=100*y;
            # turn right => slow motor_r
            motor_r=y*(100-25*x);
        elif x<>0:
           # y=0, just turn
           motor_l=100*x;
           motor_r=-motor_l;

      else:

         # Control by HAT keys

         hat=js.get_hat(0);

         if hat==(0,1):
#            print 'FRONT';
            motor_r=100;
            motor_l=100;
          elif hat==(1,0):
#            print 'RIGHT';
            motor_l=100;
            motor_r=-100;
         elif hat==(0,-1):
#            print 'BACK';
            motor_r=-100;
            motor_l=-100;
         elif hat==(-1,0):
#            print 'LEFT';
            motor_l=-100;
            motor_r=100;
         elif hat==(1,1):
#            print 'FRONT+RIGHT';
            motor_l=100;
            motor_r=50;
         elif hat==(-1,1):
#            print 'FRONT+LEFT';
            motor_l=50;
            motor_r=100;
         elif hat==(-1,-1):
#            print 'BACK+LEFT';
            motor_l=-100;
            motor_r=-50;
         elif hat==(1,-1):
#            print 'BACK+RIGHT';
            motor_l=-50;
            motor_r=-100;


       # get direction and duty cycle

      if (motor_l<0):
     dir_l="00"
     duty_l=str(hex(int(-motor_l)))
      else:
         dir_l="01"
         duty_l=str(hex(int(motor_l)))

      if (motor_r<0):
     dir_r="01"
     duty_r=str(hex(int(-motor_r)))
      else:
         dir_r="00"
         duty_r=str(hex(int(motor_r)))

      # command+direction+dutycyle

      command_A=DRIVE_A+dir_r+duty_r[2:]
      command_B=DRIVE_B+dir_l+duty_l[2:]
      call(command_A, shell=True);
      call(command_B, shell=True);
      sleep(0.1)
#      call(BREAK_A,shell=True);
#      call(BREAK_B,shell=True);
      call(COAST_A,shell=True);
      call(COAST_B,shell=True);

    # end while

  except (KeyboardInterrupt, SystemExit):
      print "Exiting...";
  except Exception:
      traceback.print_exc(file=sys.stdout);

  js.quit();
  joystick.quit();
  display.quit();
  sys.exit(0);

if __name__ == "__main__":
    main()

 

 

AD4M4ST0R – um rover LEGO

Este artigo é a parte 1 de 9 da série  AD4M4ST0R - um rover LEGO

Na continuação das experiências com o ev3dev, dois dispositivos USB um pouco mais complicados:

  • wireless gamepad
  • webcam

Desta vez mostro primeiro o resultado e preocupo-me depois com as explicações 🙂

ad4m4st0r-01

O gamepad é um gamepad genérico para Sony Playstation 3 e PC, penso que a maioria dos gamepads USB serão igualmente reconhecidos. Já com as webcams não será bem assim, será necessário compatibilidade com v4l2 (webcams) ou gPhoto2 (máquinas fotográficas). Neste exemplo estou a usar uma webcam Logitech C170 que funciona com o v4l2 através do uvcvideo. Também utilizei com sucesso uma Canon Digital IXUS 500 com o gPhoto2. E também tentei com 3 webcams antigas sem sucesso (apesar de 2 delas funcionarem no meu Ubuntu… pelos vistos funcionam em modo de compatibilidade v4l1 que não parece existir no ev3dev).

A foto abaixo (não tocada) foi tirada pelo AD4M4ST0R durante o decorrer do video anterior:19-08-14_09h53m54s

[Actualizado a 20 de Agosto]

Para quem estiver interessado, publiquei em artigos distintos os detalhes quanto: