1.5　快速硬件测试

为了执行快速测试并专注于此机器人硬件，将使用由Dexter Industries创建的基于Raspbian的发行版DexterOS，它可以方便用户快速入门。操作系统的详细信息在网址https://www.dexterindustries.com/dexteros/提供。Dexter Industries通过提供一个简单的网络环境，简化了接口，从而不必处理一个完整的Linux桌面。

可以通过连接到名为GoPiGo的Wi-Fi接入点访问它（不需要密码）。这样，将直接通过笔记本电脑连接到机器人。在安装它之前，让我们检查一下可用资源。

1.5.1　资源

使用机器人时，将至少管理三个站点/库。

Dexter Industries的官方库托管在GitHub中。这些网址如下：

• GoPiGo3官方库（GoPiGo3 official library）：https://github.com/DexterInd/GoPiGo3。该存储库不仅包含多种语言（Python、Scratch、C、Javascript、Go等）的API，而且还包含示例和完整项目，我们将在下一章中使用其中的一些案例将其扩展到ROS。
• DI传感器库（DI sensors library）：https://github.com/DexterInd/DI_Sensors。该库涵盖了Dexter Industries提供的所有传感器，而不仅仅是GoPiGo3中使用的传感器。有适用于Python、Scratch、C#和Node.js的API。
• 基于网络的学习平台（Web-based learning platform）：https://edu.workbencheducation.com/。这是一个为GoPiGo3设计的从零起步引导学习的训练场地。

1.5.2　DexterOS入门

通过1.4节的第1阶段和第2阶段学习后，通过在网址https://www.dexterindustries.com/dexteros/get-dexteros-operating-system-for-raspberry-pi-robotics/完成相应的步骤，在那里可以下载操作系统的镜像文件，然后按照说明来刻录到微型SD卡（https://www.balena.io/etcher/）。请按照以下步骤开始使用DexterOS：

1）将卡放入Raspberry Pi的插槽中后，打开GoPiGo板并连接到它创建的Wi-Fi网络（其SSID为GoPiGo，无密码）。

2）完成之后，打开http://mygopigo.com或http://10.10.10.10获取对机器人环境的访问权限，此时登录页面看起来如图1-20所示。可以在https://edu.workbencheducation.com/cwists/preview/26657x看到一步步的操作流程。

请注意，如果需要保持笔记本电脑的Internet连接（有线），则应连接到机器人IP地址http://10.10.10.10。如果需要帮助，可以访问在DexterOS论坛的https://forum.dexterindustries.com/c/DexterOS。

从此开始，如在登录页面上所看到的，可以执行以下操作：

• DRIVE：通过基本控制面板使机器人向各个方向移动。
• LEARN：按照Bloxter引导教程（选择一个语言）或使用Python Jupyter实验室笔记本。
• Code in Bloxter：基于谷歌的开源Blockly可视化编程语言（https://github.com/google/blockly）。
• Code in Python：我们将用于开发机器人技术培训的主要环境。

接下来，我们将开始使用Bloxter进行编程。

1.5.3　用Bloxter编程

在可用的编程语言中，Bloxter使得在无须键入代码情况下有机会学习机器人技术。使用可视化界面，可以排列和连接模块，并快速开发基本程序来控制GoPiGo3。让我们开始吧：

1）通过单击登录页面中的LEARN，然后单击Lessons in Bloxter，可以访问可用的课程，见图1-21。

2）考虑到排序的难度越来越大，请选择喜欢的一个，见图1-22。

我们鼓励在第2章开始前完成Bloxter的LEARN部分片段。这些课程很容易上手，并且比起简单地阅读文档，可以从中学到更多有关GoPiGo3的知识。

1.5.4　校准机器人

请按照以下步骤校准机器人：

1）回到主页http://mygopigo.com/，然后在登录页的手形图标上点击右键。将弹出一个帮助屏幕，其中有两个按钮，一个用于校准，另一个用于检查电池状态，见图1-23。

2）单击Check Vital Signs，检查生命体征，见图1-24。

3）现在，单击前一个按钮Test the precision of your robot and calibrate it。

将看到图1-25中的屏幕。

4）调整尺寸，使其与机器人尺寸匹配：

• 车轮直径（Wheel Diameter）：在地面上标出2 m的距离，然后单击Drive 2m按钮。如果GoPiGo3刚好到达终点，则66.5 mm即可。如果没有到达，则应稍微增加直径；如果它超过终点线，则应减小。再次测试。通过反复试验，将找到最适合自己机器人的直径。
• 车轮之间的距离（Distance between wheels）：此过程非常相似，唯一的不同是，在这种情况下，当按Spin a full rotation时，机器人将围绕自身旋转。如果GoPiGo3完成了完整的360°，117 mm即可。如果未完成转弯，则应缩短距离；如果旋转角度超过360°，则应增加。再次测试。通过反复试验，将能够调整该距离，就像车轮直径一样。

1.5.5　驱动机器人

要驱动机器人，请按照如下步骤操作：

1）关闭帮助窗口，然后在主页上选择DRIVE项。

2）单击此按钮，可以访问一个面板，在该面板上可以控制向前/向后移动机器人以及向右/向左旋转机器人。继续检查GoPiGo3是否按预期移动。

3）每当需要停止运动时，请按键盘的空格键，见图1-26。

接下来，将检查传感器。

1.5.6　检查传感器

请按照以下步骤检查传感器：

1）返回主页并单击Code in Bloxter。

2）在屏幕的右侧，将看到一个滑动窗口，可以在其中显示已连接到每个传感器的端口。就此示例而言，设置了以下配置：

• 距离传感器插入到I2C-1，GoPiGo3上左手侧上的I2C。
• 巡线跟随器的I2C-2，右侧的I2C。
• IMU传感器连接到AD1（左侧）。

3）在DexterOS中选择端口后，将会出现每个端口的下拉菜单，可进行选择，这与来自传感器的实时数据有关，见图1-27。

4）检查距离传感器、巡线跟随器和IMU所提供读数。在距离传感器中，可能会收到错误未知消息。不用担心，传感器没有损坏，只是软件错误。在下一章中使用Python时，肯定会获得正常的数据。

5）最后，让我们看一下更复杂的IMU传感器的数据。设置其连接到AD1之后，窗口将提示（当选择Inertial Measurement Unit或Inertial Measurement Unit（data）时）：在空中旋转机器人3秒钟，以校准其方向。这样，通过结合地球的重力和磁场来获得绝对方向参考。然后，如果从下拉列表中选择Inertial Measurement Unit，将看到实时读取的欧拉角。如果它们已经正确完成校准，应该出现以下内容：

• 当GoPiGo3处于水平表面并朝东时，欧拉航向的所有三个角度（偏航、倾斜和俯仰）均为零。在这种情况下，Z轴（在传感器中绘制）指向南方。
• 在此位置，如果用手将GoPiGo3绕Z轴旋转90°，则倾斜角度将为90°，X轴将指向上方（指向中心）。
• 回到原始位置，如果用双手围绕X轴+90°旋转GoPiGo3，则俯仰角将为90°，Y轴将指向南。

图1-28显示了IMU在GoPiGo3中的物理位置。

当在下一章中使用Python对机器人进行编程时，将学习如何使用Pi摄像头。

1.5.7　关闭机器人

使用GoPiGo3完成第一个机器人之旅，只需长按GoPiGo红色电路板的黑色按钮。几秒钟后，红色LED指示灯将停止闪烁，表示关闭过程已完成。