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4. 障害物回避
このプロジェクトでは、PiCrawlerが超音波モジュールを使用して前方の障害物を検出します。 PiCrawlerが障害物を検出すると、信号を送信し、別の方向に進むために方向転換を行います。
コードを実行する
cd ~/picrawler/examples
sudo python3 4_avoid.py
プログラムが開始されると、PiCrawler は立ち上がります。
超音波センサーを使用して距離を継続的に測定し、 その値をターミナルに表示します。
15 cm以内に障害物が検出された場合： - 警告音が再生されます。 - ロボットは小さく左に旋回します。
進行方向に障害物がない場合： - ロボットは前進します。
Ctrl+C を押すまで、ロボットは自動的に障害物回避を続けます。
終了する前に、安全に座る姿勢に戻ります。
コード
注釈
下記のコードは 修正/リセット/コピー/実行/停止 できます。ただし、まずはソースコードのパス（例えば picrawler\examples ）に移動してください。コードを修正した後、直接実行して効果を確認できます。
from picrawler import Picrawler
from robot_hat import Music, Ultrasonic, Pin
import time
import signal
music = Music()
crawler = Picrawler()
sonar = Ultrasonic(Pin("D2"), Pin("D3")) # Ultrasonic trigger/echo pins
music.music_set_volume(100) # Set speaker volume
alert_distance = 15 # Obstacle warning distance (cm)
speed = 80 # Movement speed
# ----------------------------
# Add hardware timeout to sonar.read()
# Prevent program from freezing
# ----------------------------
class Timeout(Exception):
pass
def _alarm_handler(signum, frame):
raise Timeout()
signal.signal(signal.SIGALRM, _alarm_handler)
# Read distance once with timeout protection
def safe_read_once(timeout_s=1):
try:
signal.alarm(timeout_s)
d = sonar.read()
signal.alarm(0)
return d
except Timeout:
signal.alarm(0)
return None
except Exception:
signal.alarm(0)
return None
# Read multiple times and return median value (anti-noise)
def read_distance_filtered(n=5, gap=0.03, timeout_s=1):
vals = []
for _ in range(n):
d = safe_read_once(timeout_s=timeout_s)
if d is not None and d > 0:
vals.append(d)
time.sleep(gap)
if not vals:
return None
vals.sort()
return vals[len(vals)//2] # Median filter
def main():
distance = read_distance_filtered(n=5, gap=0.03, timeout_s=1)
print("distance:", distance)
if distance is None:
time.sleep(0.15) # Wait if read failed
return
if distance <= alert_distance:
# Obstacle detected → play sound and turn
try:
music.sound_play_threading('./sounds/sign.wav', volume=100)
except Exception as e:
print("sound error:", e)
crawler.do_action('turn left angle', 1, speed)
time.sleep(0.5) # Quiet window after movement
else:
# Path clear → move forward
crawler.do_action('forward', 1, speed)
time.sleep(0.4)
if __name__ == "__main__":
try:
crawler.do_step('stand', 40) # Stand before starting
time.sleep(1.0)
while True:
main()
except KeyboardInterrupt:
print("\nStop.")
finally:
try:
crawler.do_step('sit', 40) # Sit before exit
time.sleep(1.0)
except Exception:
pass
どのように動作するのか？
初期化ブロック
music = Music() crawler = Picrawler() sonar = Ultrasonic(Pin("D2"), Pin("D3")) music.music_set_volume(100) alert_distance = 15 speed = 80
このブロックでは、3つの主要モジュールを初期化します： -
music：音声の再生を制御します。 -crawler：PiCrawler の動作を制御します。 -sonar：超音波センサーを使用して距離を読み取ります。また、スピーカーの音量、障害物検出のしきい値（cm）、 および移動速度を設定します。
タイムアウト設定ブロック（
sonar.read()が停止するのを防ぐ）class Timeout(Exception): pass def _alarm_handler(signum, frame): raise Timeout() signal.signal(signal.SIGALRM, _alarm_handler)
超音波センサーのドライバは、エコー信号を待つ間に 処理がブロックされる可能性があります。 このブロックではシグナルハンドラを設定し、停止した
sonar.read()の呼び出しをプログラム側で中断できるようにします。関数：safe_read_once()
def safe_read_once(timeout_s=1): try: signal.alarm(timeout_s) d = sonar.read() signal.alarm(0) return d except Timeout: signal.alarm(0) return None except Exception: signal.alarm(0) return None
この関数は、タイムアウト保護付きで超音波センサーを1回読み取ります。 - 読み取りが成功した場合は、距離の値を返します。 - タイムアウトまたはエラーが発生した場合は、処理が停止する代わりに
Noneを返します。関数：read_distance_filtered()
def read_distance_filtered(n=5, gap=0.03, timeout_s=1): vals = [] for _ in range(n): d = safe_read_once(timeout_s=timeout_s) if d is not None and d > 0: vals.append(d) time.sleep(gap) if not vals: return None vals.sort() return vals[len(vals)//2]
この関数は、複数回のサンプルを取得することで信頼性を向上させます： - 無効な値（
Noneまたは<= 0）は無視されます。 - 残った値をソートします。 - ノイズの影響を減らすために中央値を返します。関数：main()（主要な判断と動作）
def main(): distance = read_distance_filtered(...) if distance is None: return if distance <= alert_distance: music.sound_play_threading(...) crawler.do_action('turn left angle', 1, speed) else: crawler.do_action('forward', 1, speed)
これはメインの制御ロジックです：
フィルタ処理された距離値を読み取ります。
読み取りに失敗した場合、このサイクルはスキップされます。
障害物が
alert_distanceより近い場合、警告音を再生し、左に旋回します。それ以外の場合は前進します。
プログラムエントリーブロック（連続ループ + 安全終了）
if __name__ == "__main__": try: crawler.do_step('stand', 40) while True: main() except KeyboardInterrupt: print("\nStop.") finally: crawler.do_step('sit', 40)
このブロックは、プログラム全体の動作フローを制御します： - 開始前に PiCrawler を立ち上がらせます。 - プログラムは無限ループで
main()を繰り返し実行します。 - Ctrl+C を押すとループが停止します。 - プログラム終了前に、PiCrawler は座る姿勢に戻ります。