Raspberry PI үшін дәл Wiimote жеңіл қаруы: 9 қадам (суреттермен)

2024 Автор: John Day | [email protected]. Соңғы өзгертілген: 2024-01-30 10:23

Әдетте, жеңіл қару ретінде пайдаланылатын Wii пульті NES Duck Hunt сияқты ретро ойындар үшін жеткілікті дәл емес, себебі Wii пульті шын мәнінде теледидар көрсететін нүктені таңдамайды. Ол мүмкін емес! Wii Remote қашықтан басқару пультінің алдында инфрақызыл камера бар, ол сенсор жолағында инфрақызыл светодиодты көреді, бірақ ол теледидардың жолақтан қаншалықты алыс (немесе қандай бағытта) екенін білмейді. Эмуляторлар мен ойындар бұйралауды немесе басқа нысана көрсеткішін көрсету арқылы жұмыс істейді, бірақ бұл дәл нысанаға алу тәжірибесі емес.

Wii қашықтан басқару пульті ретінде жұмыс істеу үшін теледидардағы нысанды таңдауға болады, оны теледидармен бір жазықтықта белгілі төртбұрышты үлгіде (түзу емес) орналастырылған төрт инфрақызыл светодиод қажет. Wii қашықтан басқару пульті төрт жарықдиодты көреді және камераның кескінін гомографияны есептеу үшін қолдануға болады, бұл бізге камераның қайда бағытталғанын анықтауға мүмкіндік береді.

Бұл жобаның жабдықтары қарапайым. 3D басып шығарылатын қарапайым корпуста төрт инфрақызыл жарық диоды бар, оларды теледидар корпусының жоғарғы және төменгі жағына жабыстыруға және USB зарядтағышына қосуға болады. Сонымен қатар, егер сізде Wii мылтық корпусы болмаса, менде Wii қашықтан басқару пультіне қосуға болатын қарапайым 3D басып шығаратын тұтқасы мен көрікті жерлері бар (пластикті үнемдеу үшін мен ағаш пен 3D басып шығарылған пластик арасындағы гибрид жасадым).

Питонға негізделген бағдарламалық жасақтама аппараттық құралға қарағанда қиын болды және қазіргі уақытта тек Linux-та. Ол светодиодтар мен Wii қашықтан басқару пультін калибрлейді, содан кейін менің Raspberry PI 3B+жүйесінде Retroarch's fceumm NES эмуляторында (және, мүмкін, басқа эмуляторларда) жақсы жұмыс істейтін абсолютті тышқанға еліктеу үшін гомографиялық есептеулерді қолданады.

Жабдықтар

• Wii қашықтан басқару құралы
• Төрт 940нм 5мм инфрақызыл светодиодтар
• А типті штепсельді ескі USB кабелі
• Raspberry PI 3 немесе Bluetooth қолдайтын басқа Linux компьютері
• 3D принтері мен жіп (міндетті емес)

1 -қадам: инфрақызыл жарық диодты тізбек

Еркек розеткасы бар ескі USB кабелін алыңыз (әдетте телефонның зарядтау кабельдері микро USB ұшында үзіледі, сондықтан менде А типті еркек розеткасы бар қалған кабельдер бар).. Шын мәнінде, егер деректер кабельдері болса электр желілері жұмыс істеп тұрғанша үзілген. Екінші ұшын кесіңіз. Теорияда қызыл кабель +5В болуы керек, ал қара жерді қосу керек, бірақ оны мультиметрмен тексеріңіз (зарядтағышқа қосыңыз, содан кейін қызыл және қара сымдар арасындағы кернеуді тексеріңіз).

Инфрақызыл светодиодтарда кернеудің шамамен 1,2-1,3 В төмендеуі болғандықтан, мен олардың төртеуін USB кабеліне дәйекті түрде дәнекерледім. Дәнекерлеуші сымдардың жеткілікті ұзын екеніне көз жеткізіңіз, сонда жарық диодты теледидардың төменгі жағына, ал екеуін жоғарғы жағына қоюға болады.

Дәлірек айтқанда, LED ілмегін жасау үшін:

• +5В USB сымына бірінші жарықдиодтың минус жағын (катод, қысқа аяғы, жалпақ жиегі бар) дәнекерлеу
• бірінші жарықдиодтың плюс жағын (анод, ұзын аяғы, дөңгелек жиегі бар) екінші жарықдиодтың минус жағына қосыңыз
• екінші жарықдиодты үшіншіге, үшіншісін төртіншіге қосу үшін қайталаңыз
• содан кейін сыммен төртінші жарық диодының плюс жағын жерге қосылған USB сымына қосыңыз.

Заттарды ұқыпты ету үшін, қосылыстарды орнатқанда, жылуды қысатын түтікті қолдануға болады. Әйтпесе, қысқа болмау үшін электр таспасын қолданыңыз.

Қысқа тұйықталу жоқ екеніне көз жеткізіңіз. Содан кейін оны USB зарядтағышына қосыңыз және телефон камерасы бар жарық диодтарына қарап инфрақызыл сәуле шығаратынын тексеріңіз. (Көптеген телефондық камералар инфрақызылға сезімтал.)

2 -қадам: теледидарға қосыңыз

Енді екі жарық диодты теледидардың астына, екеуін жоғарғы жағына бекітіңіз. Көлденең аралық шамамен он дюйм болуы керек. Егер бұл тым көп болса, сізде Wii Remote камерасының көру өрісінде олардың барлығын түсіруге қатысты проблемалар туындауы мүмкін. Бірақ егер олар тым жақын болса, онда менің геометриялық интуициямның дәлдігі төмен болады дейді.

Мен тестілеу үшін жарық диодты электрлік таспамен жапсырдым, содан кейін тұрақты қосылу үшін мен теледидарға ыстық желіммен жабыстырылған төрт кішкентай жарықдиодты клиптерді (файлдар осында) құрастырдым және басып шығардым. Светодиодтарды теледидар дисплейінің жазықтығына мүмкіндігінше жақын етіп қою керек, бұл кезде оларды түсіретін жерінен жасырмайды.

3 -қадам: Бағдарламалық жасақтаманы орнатыңыз

Қазіргі уақытта бұл бағдарламалық қамтамасыз ету тек Linux үшін. Келесі орнату Raspbian Stretch көмегімен Raspberry PI 3 үшін жасалған. Басқа Linux жүйелері кейбір өзгерістерді қажет етеді. Бұрынғы модельдерде сізге Bluetooth кілті қажет болады және оны пәрмен жолынан іске қосу қажет:

sudo get-apt bluetooth орнатыңыз

А қадамы: удев

Содан кейін /etc/udev/rules.d/wiimote.rules файлында бір жолды қамтитын файл жасаңыз:

KERNEL == «uinput», MODE = «0666»

Сіз мұны, мысалы, мәтіндік редактордың көмегімен немесе пәрмен жолында келесіні теру арқылы жасай аласыз:

sudo sh -c 'echo KERNEL == / «uinput \», MODE = / «0666 \»> /etc/udev/rules.d/wiimote.rules'

Содан кейін udev қайта іске қосыңыз:

sudo /etc/init.d/udev қайта іске қосыңыз

В қадамы: cwiid

Содан кейін сізге менің өзгертілген cwiid пакетім қажет болады. Мұнда ол сәл түкті болады, өйткені оны Raspberry PI -де жасау керек, бірақ мен оны жұмыс істеу үшін қандай пакеттерді орнату керектігін жоғалтқанымды мойындауым керек. Мұны істеудің үш нұсқасы бар.

В1 нұсқасы: Өзіңізді құрыңыз

cd ~

git clone https://github.com/arpruss/cwiid-1 autoconf./configure -C libcwiid sudo make -C libcwiid install make -C python sudo make -C python install

Өкінішке орай, сіз оны құруға қажет көптеген заттарды жоғалтып алуыңыз мүмкін, және./configure шағымданады. Сіз шағымданатын барлық нәрселерді қарай аласыз және олардың барлығында sudo apt install орната аласыз.

В2 нұсқасы: екілік файлдарды пайдаланыңыз

cd ~

wget https://github.com/arpruss/cwiid-1/releases/download/0.0.1/cwiid-rpi.tar.gz tar zxvf cwiid-rpi.tar.gz cd cwiid sudo install

C қадамы: python кітапханалары

Ақырында, менің жеңіл питон сценарийіме қолдау материалын алыңыз:

sudo pip3 орнату upenput numpy pygame opencv-python

sudo apt-get install libatlas-base-dev sudo apt-get орнату libjasper-dev sudo apt-get install libqtgui4 sudo apt-get install python3-pyqt5

D қадамы: lightgun.py

Ақырында, менің жеңіл питон сценарийін алыңыз:

cd ~

git клоны

Егер бәрі ойдағыдай болса, енді сізде мылтықты калибрлеуге болатын ~/lightgun.py бар.

4 -қадам: Калибрлеу І -бөлім: Камераны орталықтандыру

Калибрлеудің екі аспектісі бар. Біріншісі - әрбір Wiimote -те камераның ортасын калибрлеу. Бұл камераның көмегімен теледидар экранының айналасындағы жарықдиодты шамдардың екі суретін алуды қажет етеді: біреуі қашықтан басқару пульті оң жақта, екіншісі төңкерілген.

Wii қашықтан басқару пультін алдыңғы жағына қою кезінде түймелерді баспау үшін және Wii қашықтан басқару пультін біркелкі көтеру үшін, мен енгізген калибрлеу құралын 3D басып шығаруға болады. Сізге қалыңдығы 10,5 мм болатын заттар қажет, оны Wii пультінің алдына қоюға болады. Мен пластмассаны үнемдеу үшін фанера сынықтарын қолдандым.

Светодиодтарды қосыңыз және Raspberry PI немесе басқа компьютердің теледидарда көрсетілетініне көз жеткізіңіз. Пернетақтаны қосыңыз (бұл ssh -те жұмыс істемейді) немесе VNC пайдаланыңыз. Содан кейін жүгіріңіз:

python3 ~/lightgun/lightgun.py -M

Егер бәрі ойдағыдай болса, сіз Wii қашықтан басқару пультінде 1+2 түймесін басуды сұрайтын толық экранды дисплей аласыз. Мұны жасаңыз. Wii пультінде шамдар жыпылықтайды, содан кейін 1 және 4 шамдары жанып тұрады. Сондай -ақ, экранның жоғарғы жағында Wii Remote камерасынан көрінетін кішкентай жасыл төртбұрышты көресіз. Wii қашықтан басқару құралын светодиодқа бағыттаңыз, егер бәрі ойдағыдай болса, сіз 1 -ден 4 -ке дейінгі төрт жарықдиодты көресіз.

Енді сізге теледидар экранында көрсетуге болатын және үстелдің үстіңгі беті сияқты өткір жиегі бар қатты бетті табу керек, бұл Wii қашықтан басқару пультіне Wii қашықтан басқару пультінің жиегіне тураланған барлық жарық диодтарын көруге мүмкіндік береді. Wii пультінің оң жағын жоғары қаратып, Қашықтан басқару құралының жағы беттің шетіне қарама -қарсы қойылып, барлық төрт жарықдиодты көрінетініне көз жеткізіңіз. Содан кейін пернетақтадағы SPACE түймесін басыңыз (немесе Nunchuck тіркеңіз және егер бұл ыңғайлы болса, C түймесін басыңыз). Содан кейін сізге Wii пультін бұру ұсынылады. Енді, ол калибрлеу құралын немесе басқа нәрсені қолдана отырып, сіздің бетіңізден 10,5 мм жоғары көтерілгеніне және бұрынғы орынға жақын орналасқанына көз жеткізіңіз (мысалы, сіздің бетіңіздің бір шетіне тураланған). SPACE түймесін қайтадан басыңыз.

Егер бәрі ойдағыдай болса, енді жарықдиодты калибрлеу қадамына өтесіз. Ия, бұл күрделі! Бірақ сізде өте дәл мылтық болады. Бұл баға ғана.

Ескерту: Егер менде теледидардың астында Wii болса, Wii екі себеппен өшірілуі керек: біріншіден, егер Wii қосулы болса, ол Wiimote -ке қосылады, екіншіден, сенсорлық жолақтың инфрақызыл жарық диодтары кедергі жасайды. бұл жоба. Ұқсас себептерге байланысты, сіз Wii -ді қолданған кезде, теледидардың айналасындағы жарықдиодты сөндіру жақсы.

5 -қадам: калибрлеу ІІ -қадам: жарық диодты шамдар

Енді бағдарламалық жасақтамаға теледидардың шетінде жарықдиодты шамдар қайда орналасқанын айту керек. Сіз калибрлеу экранында төрт көрсеткіні көресіз, олардың біреуі таңдалған (жарқын) және үшеуі сұр түсті, теледидардың шетінде. Сіз реттейтін көрсеткіні өзгертуге ауысу үшін +/- пернесін қолданыңыз.

Шетіндегі төрт көрсеткінің әрқайсысы үшін келесі әрекеттерді орындаңыз:

1. көрсеткілерді сәйкес жарық диодына мүмкіндігінше дәл көрсеткенше жылжыту үшін Wiimote -те солға/оңға басыңыз;
2. көрсеткінің ұзындығын жарық диодты және теледидар дисплейінің жиегі арасындағы қашықтыққа сәйкес келгенше көрсеткінің ұзындығын өзгерту үшін Wiimote жоғары/төмен басыңыз; басқаша айтқанда, көрсеткі ұзындығы көрсеткі ұшынан жарық диодты шамасына дейінгі қашықтыққа тең болуы керек.

Сіздің төрт көрсеткіңіз дұрыс болғаннан кейін (және, мүмкін, ертерек), сіз Wiimote -ды экранға бағыттағанда, сіз қызыл айқышты көресіз. Сіз бұл жерде болу керектігін тексере аласыз. (Есіңізде болсын, Wiimote барлық светодиодтарды көре алатындай қашықтықта болу керек. Сондай -ақ, көру аймағында инфрақызыл сәулеленудің басқа көздерінің болмауы маңызды. Мен бір кездері бұрандалы басын шағылыстыратын күн сәулесінің әсерінен қиналдым. Теледидар тірегі.)

Ақырында, бесінші көрсеткі бар, ол тек төртінші жарық диодты көрсеткіден + түймесін басқанда пайда болады - немесе біріншіден (және оның ұзындығы нөлге тең, сондықтан бұл пиксель). Бұл көрсеткі Wii қашықтан басқару пультінің камерасынан қаншалықты жоғары түсірілетінін реттейді. Мәселе мынада: сіз Wii қашықтан басқару пультінің жоғарғы бетін көресіз. Бірақ камера Wii қашықтан басқару пультінің алдындағы қара тіктөртбұрыштың ортасында, сол беттің біршама астында орналасқан. Егер біз камера көрсететін кадрларды тіркеген болсақ, олар Wii пультінің үстіңгі бетінен шамамен 8 мм төменде тіркелетін еді. Сіз мұны тексере аласыз, үстіңгі бетті көргенде, көлденең түстердің ортасы камерада жасырылады.

Сіз осымен өмір сүре аласыз немесе түсірілімдерді Wii қашықтан басқару пультінің жоғарғы жағына теңестіретін бағдарламалық қамтамасыз ету үшін осы бесінші көрсеткіні кеңейте аласыз немесе оны өтеу үшін темір көріністері үшін 3D басып шығарылатын файлдарды реттей аласыз (бірақ өтемақы тек жұмыс істейді) теледидарға дейінгі белгілі бір қашықтық). Мен бағдарламалық қамтамасыз етуді реттеуге өзім бардым.

Калибрлеуден шығу және барлық деректерді ~/.wiilightgun каталогына сақтау үшін Wii пультіндегі HOME түймесін басыңыз.

6 -қадам: Сынақ және қолдану

Мүмкін сіз қазір жеңіл қаруды сынап көргіңіз келеді. Терминал эмуляторында (немесе сценарийде) іске қосыңыз:

python3 ~/lightgun/lightgun.py -t

Сізге 1+2 түймелерін бір мезгілде басу қажет болады, содан кейін егер бәрі жақсы болса, lightgun.py жұмыс істеп тұрғанда, жеңіл тапанша екі батырмалы абсолютті тышқанға ұқсайды. Триггер түймесі-тышқанның 1 батырмасы, ал А түймесі-тінтуірдің 2 батырмасы. Шығу үшін ctrl-c түймесін басыңыз.

Енді сізге тек эмуляторларды және/немесе ойындарды абсолютті тінтуірмен жұмыс істеу үшін конфигурациялау қажет. Өкінішке орай, бұл әрқашан оңай бола бермейді.

Сіз көруге болатын қызықты нәрсе-бұл менің иминурнаместің үйрек-үйрек ату әдісі:

cd ~

git clone https://github.com/arpruss/duck-duck-shoot cd duck-duck-shoot python play_game.py

NES ойындары үшін мен Retroarch ішіндегі libretro fceumm ядросын қолданамын. Параметрлер мәзіріне өтіп, Запперді сенсорлық экран етіп конфигурациялаңыз. (Оны тышқан ретінде конфигурациялау іс жүзінде жұмыс істемейді, себебі fceumm абсолютті позициялы тышқаннан гөрі салыстырмалы қозғалысты күтеді.)

Егер сіз ойындарыңызды сценариймен бастасаңыз, сіз ойын немесе эмуляторды бастайтын бөлікті өңдей аласыз:

python3 ~/lightgun/lightgun.py -t -B 30 «ойынды бастау командасы»

Содан кейін ойынның алғашқы 30 секундында (демек -B 30 опциясы) 1+2 пернесін басып тұрып, жеңіл винтовканы қосуға болады.

Айтпақшы, lightgun.py сценарийін Retroarch көмегімен жалпы Wii Remote ойындары үшін де қолдануға болады. Тек -o опциясын қосыңыз, сонда мылтық функциялары өшіріледі, ал оның орнына Wii қашықтан басқару құралы көлденең жұмыс істейді, үш түймесі сәйкесінше 1, 2 және В болады. Lightgun.py карталарында Retroarch-пен байланысты басқа да функциялар бар, оларды кодты оқу арқылы білуге болады. Мысалы, минус кілт ығысу қызметін атқарады және dpad көмегімен сақтау мен жүктеуді басқарады (жоғары/төмен = сақтау нөмірін өзгерту; солға = қалпына келтіру; оңға = сақтау).

7 -қадам: Мылтықты ұстау және көздеу

Сіз Wii пультін мылтық ретінде пайдалана аласыз, жоғарыдан қарайды. Сіз сондай -ақ коммерциялық қару -жарақтың біреуін сатып ала аласыз. Бірақ түпнұсқа Wii қашықтан басқару пульті көзге көрінетін мылтық ретінде қолдануға қабілетсіз болғандықтан, корпустар темір көріністермен келмейді, ал темір көріністер дәлдікті едәуір жақсартады.

Мен үш өлшемді басып шығарылатын үш бөліктен тұратын қарапайым жүйені жасадым: триггердің артында орналасқан сырғытпалы тұтқасы (осылайша ол Star Trek Original Series фазеріне ұқсайды) және сырғымалы жерлер. Басып шығаруға болатын файлдар осында. Егер сіз пластмассаны ағаш қалдықтары есебінен үнемдегіңіз келсе, сіз де менің істегенімді істей аласыз және тұтқаны басып шығарудың орнына, Wiimote ұстайтын бөлікті ғана басып шығарып, ағаш бөлігін кесіп, бұрап алыңыз.

Көру үшін көзіңізді көрікті жерлерге аударыңыз. Алдыңғы көріністің соққысын артқы көріністің соқтығысуымен теңестіріңіз, сонда ауа кеңістігі тең болады және үш соққы бірдей биіктікте қалады. Содан кейін нысананың ортасын соққылардың жоғарғы жағымен туралаңыз.

Ескертпе: соққылардың биіктігі сәл тең емес, алдыңғы көріністің бөртпені сәл төменірек, олар 2,5 метр қашықтықта (менің теледидарға дейінгі арақашықтығымен) көргенде, соққылардың биіктігін өтейді. Егер сізде теледидардан қашықтық айтарлықтай болса, оны OpenSCAD файлдарына қоюға болады. Бұл түзету принтердің рұқсат етілген нормасынан төмен болуы мүмкін. Сонымен қатар, егер сіз бағдарламалық жасақтаманың вертикальды реттелуін жасамаған болсаңыз, -8 шамасында (миллиметрмен) extraSightAdjust параметрін орнату арқылы бағдарламалық жасақтаманың көрнекті жерлеріне қосымша түзетулер енгізуге болады.

8 -қадам: III калибрлеу (міндетті емес): дәл реттеу

Егер сіз дәлірек болғыңыз келсе, келесі әрекеттерді орындауға болады:

python3 ~/lightgun/lightgun.py -d

(демонстрация үшін) және көрікті жерлердің шаштаразбен сәйкес келетінін мұқият қараңыз. Егер олай болмаса, ~/.wiilightgun/wiimotecalibration бағдарламасынан шығып, қолмен өңдеңіз және көру ортасын реттеу үшін камера орталығының x және y координаттарын сәл бұрыңыз. Мысалы, менің мылтық оңға қарай сәл атылды, сондықтан мен x координатын 529 -дан 525 -ке ауыстырдым. Әркімнің сандары әр түрлі болуы мүмкін.

9 -қадам: Қосымша: алгоритм

Тышқанның эмуляция коды шамамен келесідей жұмыс істейді.

• Процесс батырмасы басылады.
• Камерадан деректерді алыңыз және камераның центрлік калибрлеуін реттеңіз.

• Егер камерада үштен аз жарық диодтары көрінсе:

  Тінтуірдің соңғы орнын сақтаңыз

• Егер үш немесе төрт жарық диоды көрінсе:

  • Wiimote бағдарын алу үшін Wiimote акселерометрінің деректерін қолданыңыз және камераның қандай жарықдиодты суреті физикалық жарықдиодқа сәйкес келетінін анықтаңыз.

  • Егер төрт жарық диоды көрінсе:

    • Жарықдиодты камераның суреттері мен жарықдиодты орындардың арасындағы гомографияны есептеңіз (экран координаттарында).
    • Гомографияны қолданып, камераның көру өрісінің ортасына сәйкес келетін экранның орнын есептеңіз.
    • Виртуалды мылтық оқпанының ортасын көру сызығынан төмен қарай реттеу үшін Y-түзету жасаңыз. Бұл шамалы алгоритм, бірақ ол жұмыс істейді.
    • Экранның реттелген орнына тінтуірдің орнын орнатыңыз.

  • Егер үш жарық диоды көрінсе:

    • Жарықдиодты камераның суреттері мен жарықдиодты физикалық орналасуы арасындағы P3P мәселесін шешу үшін OpenCV пайдаланыңыз. Бұл төрт шешімге дейін жасайды.

    • Егер сәтті болса:

      • Егер бізде орынды табудың алдыңғы табысты есептемесі болса, жарық диодты жарық диодтың соңғы байқалған немесе есептелген орнына жақын болатын шешімді таңдаңыз.
      • Егер бізде орынды табудың алдыңғы табысты есептемесі болмаса, акселерометр тақырыбын жақсы болжайтын шешімді таңдаңыз.
      • Төртінші жарықдиодты қайда бару керектігін есептеу үшін ең жақсы шешімді қолданыңыз.
      • Қалғанын төрт жарықдиодты корпустағыдай жасаңыз.

    • Егер сәтті болмаса:

      Тінтуірдің соңғы орнын сақтаңыз