Raspberry PI üçün dəqiq Wiimote İşıq Tabancası: 9 addım (şəkillərlə)

2024 Müəllif: John Day | [email protected]. Son dəyişdirildi: 2024-01-30 07:44

Normal olaraq, yüngül silah kimi istifadə edilən Wii Uzaqdan idarəetmə cihazı, NES Duck Hunt kimi retro oyunlar üçün kifayət qədər dəqiq deyil, çünki Wii Uzaqdan göstərdiyi TV nöqtəsini əslində seçmir. Ola bilməz! Wii Uzaqdan idarəetmə panelinin ön hissəsində sensor çubuğunda infraqırmızı LED xətlərini görən bir infraqırmızı kamera var, ancaq televizorun çubuqdan nə qədər uzaqda (və ya hansı istiqamətdə) olduğunu və televizorun nə qədər böyük olduğunu bilmir. Emulyatorlar və oyunlar çarpaz tüklər və ya başqa bir hədəf göstəricisi göstərərək bu işin öhdəsindən gəlir, amma bu dəqiq bir hədəf atma təcrübəsi deyil.

Wii Uzaqdan TV -də bir hədəf seçmək üçün görə biləcəyiniz dəqiq bir işıq silahı olaraq işləmək üçün, televizorla eyni müstəvidə bilinən dörd tərəfli (düz bir xətt deyil) düzülmüş dörd infraqırmızı LED lazımdır. Wii Uzaqdan sonra dörd LED görür və kamera görüntüsü, kameranın hara işarə etdiyini anlamağa imkan verən bir homoqrafiya hesablamaq üçün istifadə edilə bilər.

Bu layihənin aparatı sadədir. Sadə 3D çaplı korpuslarda televizor korpusunun üst və altına yapışdırıla bilən və USB şarj cihazına qoşula bilən dörd infraqırmızı LED var. Əlavə olaraq, Wii silah yuvanız yoxdursa, Wii Uzaqdan qoşa biləcəyiniz sadə bir 3D çaplı tutacaq və görməli yerlərim var (plastikə qənaət etmək üçün ağac və 3D çaplı plastik arasında hibrid düzəltdim).

Python əsaslı proqram təminatı, hardware ilə müqayisədə daha çətindir və hazırda yalnız Linux üçündür. LEDləri və Wii Uzaqdan kalibr edir və sonra Raspberry PI 3B+-da Retroarch -ın fceumm NES emulyatorunda (və ehtimal ki, digər emulyatorlarda) olduqca yaxşı işləyən mütləq siçanı təqlid etmək üçün homoqrafiya hesablamalarını istifadə edir.

Təchizat

• Uzaqdan Wii
• Dörd 940nm 5 mm infraqırmızı LED
• A tipli fişli köhnə USB kabel
• Bluetooth dəstəyi olan Raspberry PI 3 və ya digər Linux kompüteri
• 3D printer və filament (isteğe bağlı)

Addım 1: İnfraqırmızı LED Zənciri

İşləyən bir kişi yuvası olan köhnə bir USB kabeli alın (ümumiyyətlə telefonumun şarj kabelləri mikro USB ucunda qırılır, buna görə də işləyən A tipli kişi yuvasına malik olan kabellərim var).. Məlumat kabelləri belə olsa yaxşıdır elektrik xətləri işlədikcə qırılır. Digər ucunu kəsin. Teorik olaraq qırmızı kabel +5V, qara isə torpaq olmalıdır, ancaq multimetrlə yoxlayın (şarj cihazına qoşun, sonra qırmızı və qara tellər arasındakı gərginliyi yoxlayın).

İnfraqırmızı LED-lərdə təxminən 1.2-1.3V gərginlik düşdüyü üçün onlardan dördünü USB kabelinə ardıcıl olaraq lehimləmişəm. Lehim etdiyiniz tellərin kifayət qədər uzun olduğuna əmin olun ki, LED -ləri televizorun altına, ikisini isə yuxarıya, LEDlər arasında layiqli miqdarda üfüqi boşluq qoyun (təxminən 10 düym və s.).

Daha doğrusu LED döngəsi etmək üçün:

• ilk LED -in mənfi tərəfini (katod, qısa ayağı, düz kənarı ilə) +5V USB telinə lehimləyin
• birinci LED -in artı tərəfini (anod, daha uzun ayaqlı, yuvarlaq kənarlı) ikinci LED -in mənfi tərəfinə birləşdirin
• ikinci LED -ə üçüncü, üçüncüyə dördüncüyə qoşulmaq üçün təkrarlayın
• sonra dördüncü LED -in artı tərəfini bir tel ilə yerə USB telinə bağlayın.

İşləri daha səliqəli etmək üçün, əlaqələri qurarkən istilik büzücü borulardan istifadə edə bilərsiniz. Əks təqdirdə, şortdan qaçmaq üçün elektrik lentindən istifadə edin.

Qısa dövrələr olmadığından əmin olun. Sonra USB şarj cihazına qoşun və telefon kamerası ilə LED -lərə baxaraq infraqırmızı işıq yaydığını yoxlayın. (Bir çox telefon kameraları infraqırmızı həssasdır.)

Addım 2: TV -yə qoşun

İndi LED -lərdən ikisini televizorun altına, ikisini isə yuxarı tərəfə bağlayın. Üfüqi məsafə təxminən on düym olmalıdır. Çox çox olarsa, Wii Uzaqdan idarəetmə kamerasının hamısını çəkməklə bağlı probleminiz ola bilər. Ancaq çox yaxın olsalar, həndəsi sezgim daha az dəqiqliyə sahib olacağını söyləyir.

Test etmək üçün LEDləri elektrik lenti ilə bantladım və sonra daimi bir əlaqə üçün televizora isti yapışdırdığım dörd səliqəli kiçik LED klipi (sənədlər burada) hazırladım və çap etdim. LEDləri, çəkiləcəyiniz yerdən çərçivəni örtmədən TV ekranının düzlüyünə mümkün qədər yaxınlaşdırmalısınız.

Addım 3: Proqramı Qurun

Hal-hazırda proqram yalnız Linux üçündür. Aşağıdakı quraşdırma Raspbian Stretch ilə Raspberry PI 3 üçün hazırlanmışdır. Digər Linux sistemlərində bəzi dəyişikliklər tələb olunacaq. Əvvəlki modellərdə bir Bluetooth kilidinə ehtiyacınız olacaq və bunu əmr satırından da işə salmalısınız:

sudo get-apt bluetooth quraşdırın

Addım A: udev

Sonra, /etc/udev/rules.d/wiimote.rules saytında tək sətri olan bir fayl yaradın:

KERNEL == "uinput", MODE = "0666"

Bunu, məsələn, mətn redaktoru ilə və ya əmr satırına aşağıdakıları yazaraq edə bilərsiniz:

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

Və sonra udev'i yenidən başladın:

sudo /etc/init.d/udev yenidən başladın

Addım B: cwiid

Sonra, dəyişdirilmiş cwiid paketimə ehtiyacınız olacaq. Burada bir az tüklü olur, ideal olaraq Raspberry PI -də qurmalısınız, amma etiraf etməliyəm ki, işləməsi üçün hansı paketləri yükləməyiniz lazım olduğunu izlədim. Bunu etmək üçün üç seçim var.

Seçim B1: Özünüzü qurun

cd ~

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

Təəssüf ki, bunu qurmaq üçün lazım olan bir çox şeyi əldən vermək şansınız çoxdur və./configure şikayət edəcək. Şikayət etdiyi hər şeyə baxa və hamısında sudo apt install işlədə bilərsiniz.

Seçim B2: ikili fayllarımdan istifadə edin

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

Addım C: python kitabxanaları

Nəhayət, lightgun python skriptim üçün dəstək məhsulları əldə edin:

sudo pip3 upenput numpy pygame opencv-python quraşdırın

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

Addım D: lightgun.py

Nəhayət, yüngül tüfəngli python skriptimi əldə edin:

cd ~

git klonu

Hər şey yaxşı keçibsə, indi tüfəngi kalibr etmək üçün istifadə edə biləcəyiniz ~/lightgun.py var.

Addım 4: Kalibrləmə I hissə: Kameranın mərkəzləşdirilməsi

Kalibrləmə üçün iki cəhət var. Birincisi, hər Wiimote -də kameranın mərkəzini kalibr etməkdir. Bunun üçün televizor ekranınızın ətrafındakı LED-lərin biri uzaqdan sağ tərəfi yuxarı, digəri isə başı aşağı olmaqla iki şəkil çəkmək üçün kameradan istifadə etməlisiniz.

Wii pultunu ön tərəfə qoyduğunuzda düymələri basmamaq üçün və Wii pultunun ardıcıl yüksəkliyə malik olması üçün buraya daxil etdiyim kalibrləmə vasitəsini 3D çap edə bilərsiniz. Əsasən Wii Remote -in ön tərəfində yerləşə biləcəyiniz qalınlığı 10,5 mm olan şeylərə ehtiyacınız var. Əslində plastikə qənaət etmək üçün bəzi kontrplak kontrplak istifadə etdim.

LED -lərinizi yandırın və Raspberry PI və ya digər kompüterinizin TV -də göstərildiyinə əmin olun. Bir klaviatura bağlayın (bu ssh üzərində işləməyəcək) və ya VNC istifadə edin. Sonra qaçın:

python3 ~/lightgun/lightgun.py -M

Hər şey yaxşı olarsa, Wii Uzaqdan 1+2 düyməsini basmağınızı xahiş edən tam ekranlı bir ekran alacaqsınız. Bunu et. İşıqlar Wii Uzaqdan yanıb sönəcək, sonra 1 və 4 işıqları yanacaq. Ekranın yuxarısında, Wii Uzaqdan kameradan görünən kiçik bir yaşıl düzbucaqlı da görəcəksiniz. Wii Uzaqdan idarəetmə cihazını LED -lərə yönəldin və hər şey qaydasındadırsa, 1 -dən 4 -ə qədər olan dörd LED -i görəcəksiniz.

İndi televizorun ekranına işarə edə biləcəyiniz və Wii Uzaqdan idarəetmənin bütün LED -lərin kənarına uyğunlaşdırılmış Wii Uzaqdan idarə etməsinə imkan verən bir sehpa kimi iti kənarlı möhkəm bir səth tapmalısınız. Dörd LEDin hamısının göründüyündən əmin olmaq üçün Wii Uzaqdan Uzaqdan tərəfi səth kənarına hizalanaraq sağ tərəfi ilə hizalayaraq başlayın. Sonra klaviaturanızdakı SPACE düyməsini basın (və ya daha rahat olarsa Nunchuck əlavə edin və C düyməsini basın). Daha sonra Wii Uzaqdan idarə etmənizi istəyəcək. İndi, kalibrləmə aləti və ya başqa bir şey istifadə edərək, səthinizdən 10.5 mm yuxarı qalxdığından və əvvəlki yerə (məsələn, səthinizin eyni kənarına hizalanmış) yaxın olduğundan əmin olun. SPACE düyməsini yenidən basın.

Hər şey yaxşı olarsa, indi LED kalibrləmə addımına keçəcəksiniz. Bəli, bu mürəkkəbdir! Ancaq çox dəqiq bir tüfənginiz olacaq. Sadəcə qiymət budur.

Qeyd: Televiziyanın altında mənim kimi bir Wii varsa, Wii -nin iki səbəbə görə söndürülməsi lazımdır: birincisi, əgər Wii aktivdirsə, Wiimote -yə qoşulacaq və ikincisi, sensor çubuğunun infraqırmızı LEDləri müdaxilə edəcək. bu layihə. Bənzər səbəblərə görə, Wii istifadə edərkən televizorun ətrafındakı LED -ləri ayırmaq yaxşı olar.

Addım 5: Kalibrləmə Addım II: LEDlər

İndi LED -lərin televizorun kənarında yerləşdiyini proqrama bildirməlisiniz. Televizorun kənarında biri seçilmiş (parlaq) və üçünü boz rəngli dörd oxu göstərən bir kalibrləmə ekranı görəcəksiniz. Tənzimlədiyiniz oxu dəyişdirmək üçün +/- istifadə edin.

Kenarın ətrafındakı dörd oxun hər biri üçün bunu edin:

1. Wiimote -da sola/sağa basaraq oxları müvafiq LED -ə doğru dəqiqliklə göstərdiyinə qədər hərəkət etdirin;
2. oxun uzunluğu LED ilə TV ekranının kənarı arasındakı məsafəyə uyğun gələnə qədər oxun uzunluğunu dəyişdirmək üçün Wiimote -da yuxarı/aşağı basın; başqa sözlə, oxun uzunluğu, oxun ucundan LED -ə qədər olan məsafəyə bərabər olmalıdır.

Dörd oxunuz düzgün olduqda (və bəlkə də daha əvvəl) Wiimote -u ekrana işarə edəndə qırmızı rəngli bir nişan görəcəksiniz. Bunun lazım olduğu yerdə olub olmadığını yoxlaya bilərsiniz. (Unutmayın ki, Wiimote -un bütün LED -ləri görə biləcəyi qədər uzaqda olmalısınız. Görmə sahəsində başqa infraqırmızı mənbələrin olmaması da vacibdir. Günəş işığının bir vida başını əks etdirməsi səbəbiylə problem yaşadım. TV stendi.)

Nəhayət, beşinci ox var, yalnız dördüncü LED oxundan + və ya birincisindən (və sıfır uzunluğuna malikdir, buna görə də sadəcə bir pikseldir) basdığınızda görünür. Bu ox, Wii Uzaqdan idarəetmə kamerasının üstündəki çəkilişin nə qədər qeydə alınacağını tənzimləyir. Məsələ budur: Wii Uzaqdan idarəetmənin yuxarı səthi boyunca görəcəksən. Ancaq kamera əslində həmin səthin bir qədər aşağıda, Wii Uzaqdan idarəetmə panelinin önündəki qara düzbucağın ortasında yerləşir. Kameranın göstərdiyi yerdəki çəkilişləri qeydə alsaydıq, onlar Wii Uzaqdan idarəetmənin üst səthindən təxminən 8 mm aşağıda qeydə alınardı. Üst səth boyunca gördüyünüz zaman çarpaz tüklərin mərkəzinin kamera tərəfindən gizləndiyini qeyd edərək bunu yoxlaya bilərsiniz.

Bununla yaşaya bilərsiniz, ya da çəkilişləri Wii Uzaqdan idarəetmənin üst tərəfinə uyğunlaşdırmaq üçün bu beşinci oxu böyüdə bilərsiniz və ya bunun əvəzini çıxarmaq üçün dəmir mənzərələr üçün 3D çap edilə bilən faylları tənzimləyə bilərsiniz (lakin kompensasiya yalnız TV ilə müəyyən bir məsafə). Proqram təminatına özüm getdim.

Kalibrdən çıxmaq və bütün məlumatları ~/.wiilightgun qovluğuna saxlamaq üçün Wii Uzaqdan HOME düyməsini basın.

Addım 6: Test edin və istifadə edin

Yəqin ki, indi yüngül silahınızı sınamaq istəyirsiniz. Yalnız bir terminal emulatorunda (və ya bir skriptdə) işləyin:

python3 ~/lightgun/lightgun.py -t

1+2 düymələrini eyni anda basmalısınız və bundan sonra hər şey yaxşı olarsa, lightgun.py işlədiyi müddətdə, işıq tüfəngi iki düyməli mütləq siçanı təqlid edəcək. Tətik düyməsi siçan düyməsi 1, A düyməsi siçan 2 düyməsidir. Çıxmaq üçün ctrl-c düyməsini basın.

Mütləq bir siçanla işləmək üçün yalnız emulyatorlarınızı və/və ya oyunlarınızı konfiqurasiya etməlisiniz. Təəssüf ki, bu həmişə asan olmayacaq.

Çalışdıra biləcəyiniz əyləncəli bir şey, iminurnamezin ördək-ördək çəkmə üsulumdur:

cd ~

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

NES oyunları üçün Retroarch -da libretro fceumm nüvəsindən istifadə edirəm. Seçimlər menyusuna gedin və Zapperi toxunma ekranı olaraq konfiqurasiya edin. (Siçan kimi konfiqurasiya etmək əslində işləmir, çünki fceumm mütləq mövqe siçan deyil, nisbi hərəkət gözləyir.)

Oyunlarınıza bir skriptlə başlasanız, oyunu və ya emulyatoru başlatan hissəni redaktə edə bilərsiniz:

python3 ~/lightgun/lightgun.py -t -B 30 "oyuna başlamaq əmri"

Sonra oyunun ilk 30 saniyəsində (buna görə də -B 30 seçimi) 1+2 düyməsini basıb işıq tüfənginizi bağlaya bilərsiniz.

Yeri gəlmişkən, lightgun.py skripti Retroarch ilə ümumi Wii Uzaqdan oyun üçün də istifadə edilə bilər. Sadəcə -o seçimini əlavə edin və yüngül tüfəng funksiyaları söndürüləcək və bunun əvəzinə Wii Uzaqdan yatay işləyəcək, üç düymə sırasıyla 1, 2 və B -dir. Lightgun.py eşlemelerinde kodu oxuyaraq kəşf edəcəyiniz digər Retroarch ilə əlaqəli funksiyalar var. Məsələn, mənfi düymə bir sürüşmə rolunu oynayır və dpad ilə birlikdə qənaət və yükləməni idarə edir (yuxarı/aşağı = saxlama nömrəsini dəyişdir; sol = bərpa; sağ = saxla).

Addım 7: Silah tutma və nişan alma

Wii Uzaqdan tək başına bir silah olaraq istifadə edə bilərsiniz, üst tərəfə baxaraq. Bunun üçün kommersiya silah kassalarından birini də ala bilərsiniz. Ancaq orijinal Wii Uzaqdan görünən bir silah kimi istifadə edə bilmədiyi üçün, korpuslar dəmir mənzərələri ilə gəlməməyə meyllidir və dəmir nişangahları dəqiqliyi xeyli artırır.

Üç hissədən ibarət 3D çap edilə bilən sadə bir sistem hazırladım: tətikin arxasında yerləşən sürüşmə qolu (buna görə də bir az Star Trek Original Seriyası faserinə bənzəyir) və sürüşmə yerləri. Çap edilə bilən fayllar burada. Əgər hurda ağac hesabına plastikdən qənaət etmək istəyirsinizsə, mənim etdiyimi də edə bilərsiniz və bütün sapı çap etmək əvəzinə, yalnız Wiimote -un tutduğu hissəni çap edin və taxta parçanı kəsib vidalayın.

Görmək üçün gözlərinizi görməli yerlərə yönəldin. Ön mənzərənin qabarını arxa görmə qabarlarının arasına qoyun ki, hər ikisindəki hava boşluğu bərabər olsun və hər üç zərbə də eyni dərəcədə yüksək olsun. Sonra hədəfin ortasını zərbələrin üstü ilə hizalayın.

Qeyd: Çarpmaların hündürlüyü bir qədər qeyri -bərabərdir, ön mənzərənin qabağı bir qədər aşağıdır, buna görə 2,5 metr məsafədə (TV -yə olan məsafəm) gördükdə görmə qabiliyyətinin hündürlüyünü kompensasiya etmək üçün. TV -dən xeyli fərqli bir məsafəniz varsa, bunu OpenSCAD fayllarına qoya bilərsiniz. Bu tənzimləmə, hər halda, printer toleranslarının altında ola bilər. Ayrıca, proqramda şaquli düzəliş etməmisinizsə, əlavəSightAdjust -8 ətrafındakı bir şeyə (millimetrdə) quraraq proqramdakı görməli yerlərə bir az da əlavə edə bilərsiniz.

Addım 8: III Kalibrləmə (İsteğe bağlı): İncə Ayarlama

Daha çox dəqiqlik istəyirsinizsə, işləyə bilərsiniz:

python3 ~/lightgun/lightgun.py -d

(demo üçün) və görməli yerlərin çarpaz tüklərlə uyğun olub olmadığını diqqətlə araşdırın. Əks təqdirdə ~/.wiilightgun/wiimotecalibration -dan çıxın və əllə düzəldin və görmə qabiliyyətini tənzimləmək üçün kamera mərkəzinin x və y koordinatlarını bir qədər çimdikləyin. Məsələn, silahım bir az sağa vururdu, buna görə x koordinatını 529 -dan 525 -ə dəyişdim. Hamının sayı fərqli ola bilər.

Addım 9: Əlavə: Alqoritm

Siçan emulyasiya kodu təxminən aşağıdakı kimi işləyir.

• Proses düyməsini sıxır.
• Kameradan məlumat əldə edin və kamera mərkəzləşdirmə kalibrini tənzimləyin.

• Kamerada üçdən az LED görünürsə:

  Siçanın son mövqeyini saxlayın

• Üç və ya dörd LED görünürsə:

  • Wiimote yönləndirməsini almaq və hansı LED kamera görüntüsünün hansı fiziki LED -ə uyğun olduğunu müəyyən etmək üçün Wiimote sürətölçən məlumatlarından istifadə edin.

  • Dörd LED görünürsə:

    • LED kamera şəkilləri ilə LED yerləri arasındakı homoqrafiyanı hesablayın (ekran koordinatlarında).
    • Hansı ekranın yerini kameranın baxış sahəsinin mərkəzinə uyğun olduğunu hesablamaq üçün homoqrafiyadan istifadə edin.
    • Görmə xəttinin altındakı virtual silah barelinin mərkəzini tənzimləmək üçün Y-düzəlişini edin. Bu bir az kludgy alqoritmdir, amma işləyir.
    • Siçan mövqeyini tənzimlənən ekran yerinə qoyun.

  • Üç LED görünürsə:

    • LED kamera şəkilləri ilə fiziki LED yerləri arasındakı P3P problemini həll etmək üçün OpenCV istifadə edin. Bu, ən çox dörd həll yolu yaradır.

    • Uğurlu olarsa:

      • Əvvəlki müvəffəqiyyətli bir yer hesablamamız varsa, itkin LED -in o LED -in son müşahidə olunan və ya hesablanmış mövqeyinə ən yaxın olmasını təmin edən həlli seçin.
      • Əvvəlki uğurlu bir yer hesablamamız yoxdursa, akselerometr başlığını ən yaxşı proqnozlaşdıran həlli seçin.
      • Dördüncü LED -in hara getməli olduğunu hesablamaq üçün ən yaxşı həlli istifadə edin.
      • Qalanını dörd LED qutusunda olduğu kimi edin.

    • Uğurlu deyilsə:

      Siçanın son mövqeyini saxlayın