Hacktoberfest 2026: những issue maintainer đã đánh dấu cho tháng Mười, đang mở và phù hợp người mới. Xem issue Hacktoberfest

Ball Balancing Robot(PyCharm)

Đang mở
  • Có gì không ổn?
#733 2 bình luận 0 reaction 0 người được giao Xem trên GitHub

Chưa có ai nhận issue này.

Đánh giá

Độ khó
5/5
Thời gian dự kiến
Hơn một tuần
Mức phù hợp với người mới
18/100
Loại issue
Tính năng
Độ rõ ràng
Cần làm rõ
Mức độ hoạt động
Đình trệ
Công nghệ
numpy, opencv, python
Lĩnh vực
computer-vision, embedded-iot, robotics

Hướng nghiên cứu

Issue chứa một script Python độc lập nhưng không nêu tên tệp nào trong repository, bài kiểm thử hay thay đổi được yêu cầu. Trước tiên, hãy làm rõ liệu đây có phải là phần bổ sung cho dự án hay không, sau đó kiểm tra các entry point cho camera và tính năng phát hiện ArUco của OpenCV cùng với kết nối serial với Arduino. Issue không định nghĩa tiêu chí hoàn thành.

Do mô hình lập chỉ mục viết ra từ nội dung của issue.

Mô tả

import cv2
import numpy as np
import serial
import time
import math

=== CONFIG ===

SERIAL_PORT = 'COM3'
BAUD_RATE = 9600
FRAME_WIDTH, FRAME_HEIGHT = 640, 480
MAX_ANGLE_CHANGE = 25

=== COLOR RANGE ===

lower_ball = np.array([10, 100, 70]) # Orange ball
upper_ball = np.array([25, 255, 255])

lower_disc = np.array([35, 40, 40]) # Green disc
upper_disc = np.array([85, 255, 255])

=== ARUCO ===

aruco_dict = cv2.aruco.getPredefinedDictionary(cv2.aruco.DICT_4X4_50)
aruco_params = cv2.aruco.DetectorParameters()

=== SERVO CENTER ANGLES ===

CENTER_ANGLES = [60, 75, 60]

=== PD CONSTANTS ===

Kp = 0.4
Kd = 0.20

PD state

prev_dx, prev_dy = 0, 0
prev_time = time.time()

Connect to Arduino

arduino = serial.Serial(SERIAL_PORT, BAUD_RATE)
time.sleep(2)

Start webcam

cap = cv2.VideoCapture(2)

def get_servo_angles(dx, dy, ddx, ddy):
dx /= (FRAME_WIDTH / 2)
dy /= (FRAME_HEIGHT / 2)
ddx /= (FRAME_WIDTH / 2)
ddy /= (FRAME_HEIGHT / 2)

# Apply PD control
control_x = Kp * dx + Kd * ddx
control_y = Kp * dy + Kd * ddy

angle1 = CENTER_ANGLES[0] + (-control_x * math.cos(math.radians(0)) - control_y * math.sin(math.radians(0))) * MAX_ANGLE_CHANGE
angle2 = CENTER_ANGLES[1] + (-control_x * math.cos(math.radians(120)) - control_y * math.sin(math.radians(120))) * MAX_ANGLE_CHANGE
angle3 = CENTER_ANGLES[2] + (-control_x * math.cos(math.radians(240)) - control_y * math.sin(math.radians(240))) * MAX_ANGLE_CHANGE

return int(angle1), int(angle2), int(angle3)

while True:
ret, frame = cap.read()
if not ret:
break

frame = cv2.resize(frame, (FRAME_WIDTH, FRAME_HEIGHT))
frame = cv2.flip(frame, 1)
hsv = cv2.cvtColor(frame, cv2.COLOR_BGR2HSV)

# ===== 1. Detect ArUco Marker =====
gray = cv2.cvtColor(frame, cv2.COLOR_BGR2GRAY)
corners, ids, _ = cv2.aruco.detectMarkers(gray, aruco_dict, parameters=aruco_params)

center_x, center_y = FRAME_WIDTH // 2, FRAME_HEIGHT // 2  # fallback

if corners:
    c = corners[0][0]
    center_x = int(np.mean(c[:, 0]))
    center_y = int(np.mean(c[:, 1]))
    cv2.polylines(frame, [c.astype(int)], True, (255, 0, 255), 2)
    cv2.circle(frame, (center_x, center_y), 5, (255, 0, 255), -1)
    cv2.putText(frame, "Aruco", (center_x + 10, center_y), cv2.FONT_HERSHEY_SIMPLEX, 0.5, (255, 0, 255), 1)

# ===== 2. Disc Detection =====
disc_mask = cv2.inRange(hsv, lower_disc, upper_disc)
disc_mask = cv2.morphologyEx(disc_mask, cv2.MORPH_OPEN, np.ones((5, 5), np.uint8))

disc_contours, _ = cv2.findContours(disc_mask, cv2.RETR_EXTERNAL, cv2.CHAIN_APPROX_SIMPLE)
valid_area_mask = np.zeros_like(disc_mask)

if disc_contours:
    largest_disc = max(disc_contours, key=cv2.contourArea)
    cv2.drawContours(frame, [largest_disc], -1, (0, 255, 255), 2)
    cv2.drawContours(valid_area_mask, [largest_disc], -1, 255, -1)

# ===== 3. Ball Detection =====
ball_mask = cv2.inRange(hsv, lower_ball, upper_ball)
ball_mask = cv2.bitwise_and(ball_mask, ball_mask, mask=valid_area_mask)
ball_mask = cv2.erode(ball_mask, None, iterations=2)
ball_mask = cv2.dilate(ball_mask, None, iterations=2)

ball_contours, _ = cv2.findContours(ball_mask, cv2.RETR_EXTERNAL, cv2.CHAIN_APPROX_SIMPLE)

if ball_contours:
    c = max(ball_contours, key=cv2.contourArea)
    ((x, y), radius) = cv2.minEnclosingCircle(c)

    if radius > 8:
        cv2.circle(frame, (int(x), int(y)), int(radius), (0, 255, 0), 2)
        dx = x - center_x
        dy = y - center_y

        # PD derivative calculation
        current_time = time.time()
        dt = current_time - prev_time if current_time != prev_time else 1e-3
        ddx = (dx - prev_dx) / dt
        ddy = (dy - prev_dy) / dt

        # Get new servo angles
        angle1, angle2, angle3 = get_servo_angles(dx, dy, ddx, ddy)
        print(f"Ball: ({int(x)}, {int(y)}) Δx: {int(dx)} Δy: {int(dy)} | Angles: {angle1}, {angle2}, {angle3}")
        arduino.write(f"{angle1},{angle2},{angle3}\n".encode())

        # Update previous for next frame
        prev_dx, prev_dy = dx, dy
        prev_time = current_time

cv2.imshow("Balancing Bot", frame)
if cv2.waitKey(1) & 0xFF == 27:
    break

cap.release()
arduino.close()
cv2.destroyAllWindows()

Ngôn ngữ chính
Python
Star
284k
Fork
36.3k
Không có pull request nào được merge trong 30 ngày

Chuẩn bị môi trường

Bắt đầu từ đâu

  1. Đọc hết issue, rồi đọc hướng dẫn đóng góp của dự án.
  2. Bình luận trên issue rằng bạn sẽ nhận — tránh hai người làm cùng một việc.
  3. Fork repository và làm thay đổi trên một nhánh.
  4. Mở pull request có tham chiếu số hiệu của issue.

Issue khác của practical-tutorials/project-based-learning

Tất cả issue của practical-tutorials/project-based-learning

Issue tương tự

Thêm issue về Python

Nhận issue mới trong hộp thư của bạn

Bản tóm tắt ngắn những issue GitHub phù hợp với người mới.