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20. Schatzsuche

In dieser Lektion verwandelst du deinen PiCar-X in einen Schatzsucher-Roboter. Baue ein Labyrinth in deinem Zimmer auf und platziere sechs verschiedenfarbige Karten in unterschiedlichen Ecken. Dein PiCar-X wird suchen, erkennen und feiern, sobald er die Zielfarbe gefunden hat.

Dieses Projekt kombiniert drei Fähigkeiten, die du bisher gelernt hast:

Computer Vision – Erkennung farbiger Karten mit der Pi-Kamera.
Tastatursteuerung – Manuelles Steuern des Roboters durch das Labyrinth.
Sprach-Feedback – Pico2Wave kündigt die Zielfarbe an und bestätigt den Erfolg.

Ein Spaßspiel, das zeigt, wie Roboter sehen, denken und handeln können – wie echte Schatzsucher!

Bevor du beginnst

Stelle sicher, dass du Folgendes abgeschlossen hast:

Alle Module installieren (Wichtig) — Installiere die Module robot-hat, vilib, picar-x und führe dann das Skript i2samp.sh aus.
Du kannst die PDF-Farbkarten herunterladen und ausdrucken, um eine zuverlässige Farberkennung zu erhalten.

Code ausführen

cd ~/picar-x/example
sudo python3 20.treasure_hunt.py

Nach dem Start siehst du eine Meldung wie diese:

* Running on http://0.0.0.0:9000/ (Press CTRL+C to quit)

Öffne anschließend http://<deine IP>:9000/mjpg im Browser, um den Live-Videostream zu sehen. Beispiel: http://192.168.18.113:9000/mjpg

Spielregeln

Der Roboter wählt zufällig eine Zielfarbe und sagt: „Suche nach Rot!“
Du steuerst den PiCar-X mit der Tastatur:
- w = vorwärts
- a = links drehen
- s = rückwärts
- d = rechts drehen
- space = Ziel wiederholen
- Ctrl+C = beenden
Sobald die Kamera die Ziel-Farbkarte sieht, sagt PiCar-X „Gut gemacht!“
Es wird eine neue Zielfarbe gewählt – die Jagd geht weiter!

Code

#!/usr/bin/env python3

from picarx import Picarx
from vilib import Vilib
from picarx.tts import Pico2Wave

from time import sleep
import threading
import readchar
import random

# -----------------------
# Settings
# -----------------------
COLORS = ["red", "orange", "yellow", "green", "blue", "purple"]
DETECTION_WIDTH_THRESHOLD = 100  # how wide the color blob must be
DRIVE_SPEED = 80
TURN_ANGLE = 30

MANUAL = """
Press keys to control PiCar-X:
  w: forward    a: turn left    s: backward    d: turn right
  space: repeat target          Ctrl+C: quit
"""

# -----------------------
# Init
# -----------------------
px = Picarx()

tts = Pico2Wave()
tts.set_lang("en-US")

current_color = "red"
key = None
lock = threading.Lock()

def say(line: str):
    print(f"[SAY] {line}")
    tts.say(line)

def renew_color_detect():
    """Choose a new target color and start detection."""
    global current_color
    current_color = random.choice(COLORS)
    Vilib.color_detect(current_color)
    say(f"Look for {current_color}!")

def key_scan_thread():
    """Background thread reading keys."""
    global key
    while True:
        k = readchar.readkey()
        # Map special keys before lowercasing
        if k == readchar.key.SPACE:
            mapped = "space"
        elif k == readchar.key.CTRL_C:
            mapped = "quit"
        else:
            mapped = k.lower()

        with lock:
            key = mapped

        if mapped == "quit":
            return
        sleep(0.01)

def car_move(k: str):
    if k == "w":
        px.set_dir_servo_angle(0)
        px.forward(DRIVE_SPEED)
    elif k == "s":
        px.set_dir_servo_angle(0)
        px.backward(DRIVE_SPEED)
    elif k == "a":
        px.set_dir_servo_angle(-TURN_ANGLE)
        px.forward(DRIVE_SPEED)
    elif k == "d":
        px.set_dir_servo_angle(TURN_ANGLE)
        px.forward(DRIVE_SPEED)

def main():
    global key

    # Start camera and web preview
    Vilib.camera_start(vflip=False, hflip=False)
    Vilib.display(local=False, web=True)
    sleep(0.8)

    print(MANUAL.strip())
    say("Game start!")
    sleep(0.1)
    renew_color_detect()

    # Start keyboard thread (modern style)
    key_thread = threading.Thread(target=key_scan_thread, daemon=True)
    key_thread.start()

    try:
        while True:
            # Check detection: if target color present and wide enough
            if (Vilib.detect_obj_parameter.get("color_n", 0) != 0 and
                Vilib.detect_obj_parameter.get("color_w", 0) > DETECTION_WIDTH_THRESHOLD):
                say("Well done!")
                sleep(0.1)
                renew_color_detect()

            # Take a snapshot of the last key (and clear it)
            with lock:
                k = key
                key = None

            # Handle movement / actions
            if k in ("w", "a", "s", "d"):
                car_move(k)
                sleep(0.5)
                px.stop()
            elif k == "space":
                say(f"Look for {current_color}!")
            elif k == "quit":
                print("\n[INFO] Quit requested.")
                break

            sleep(0.05)

    except KeyboardInterrupt:
        print("\n[INFO] Stopped by user.")
    finally:
        try:
            Vilib.camera_close()
        except Exception:
            pass
        px.stop()
        say("Goodbye!")
        sleep(0.2)

if __name__ == "__main__":
    main()

Funktionsweise

Initialisierung
- Module importieren und PiCar-X, Kamera sowie TTS konfigurieren.
- Farbliste, Geschwindigkeit und Lenkwinkel festlegen.
Zielauswahl
- renew_color_detect() wählt zufällig eine Zielfarbe aus.
- Der Roboter kündigt das Ziel mit Pico2Wave an.
Tastatursteuerung
- key_scan_thread() läuft im Hintergrund und erfasst Tasteneingaben.
- Tasten w, a, s, d steuern die Bewegung; space wiederholt das Ziel.
Farberkennung
- Die Kamera prüft kontinuierlich, ob die Zielfarbe sichtbar ist.
- Wird ein ausreichend großer Farbfleck erkannt, feiert PiCar-X den Fund.
Hauptschleife
- Steuert fortlaufend Bewegung, Erkennung und Rückmeldung.
- Stoppt Roboter und Kamera sauber beim Beenden.

Fehlerbehebung

Kamerastream funktioniert nicht?

Führe libcamera-hello aus, um zu überprüfen, ob die Pi-Kamera richtig angeschlossen ist.
Roboter erkennt keine Farben?

Achte darauf, dass die Karten klar gedruckt sind und bei guter Beleuchtung liegen. Versuche, DETECTION_WIDTH_THRESHOLD anzupassen.
Keine Sprachausgabe?

Prüfe, ob pico2wave installiert ist und dein Audioausgang richtig konfiguriert wurde.
Auto bewegt sich nicht?

Stelle sicher, dass die Stromversorgung des PiCar-X aktiv ist und die Motorenkalibrierung stimmt.

Mit dieser Lektion hast du ein Mini-Schatzsuchspiel mit PiCar-X gebaut, das Bildverarbeitung, Steuerung und Interaktion zu einem Projekt vereint!