Registro de datos con un cerebro VEX y sensores usando Python

Introducción

En este artículo, analizaremos cómo crear un proyecto de registro de datos que indique al robot VEX que recopile datos con el cerebro de VEX y los guarde en un archivo CSV en la tarjeta SD para el análisis de datos.

El registro de datos es una herramienta poderosa que podemos usar para ayudar a la investigación científica, realizar nuestros propios experimentos y resolver problemas específicos. Hay varias tareas divertidas y emocionantes que podemos hacer que el robot VEX realice con el registro de datos. Los siguientes son algunos ejemplos:

• Recopilación de datos con el sensor de distancia para calcular la velocidad del robot.
• Conducir el robot por el aula y recopilar datos con el sensor óptico para observar los cambios de luz en varios lugares.
• Llevar al robot a una aventura y registrar datos de coordenadas GPS para crear un mapa.

Habilidades de codificación necesarias para desarrollar un proyecto de registro de datos

• Utilice varios comandos para recopilar datos con VEX Brain/Sensors y agréguelos a una estructura de datos.
• Escriba los datos en un archivo de valores separados por comas (CSV) en la tarjeta SD.

Hardware requerido para el registro de datos:

• Un cerebro VEX (IQ, V5, EXP)
• Una tarjeta SD
• Un sensor o múltiples sensores (opcional, según los datos requeridos)

Obtención de datos del sensor

Podemos programar el robot VEX (IQ, V5, EXP) para capturar los datos de los siguientes sensores:

• Sensor inercial
• Sensor de distancia
• Sensor óptico
• Sensor de visión
• Sensor de rotación (V5, EXP)
• Sensor GPS (V5)

Nota: el cerebro VEX IQ (2ª generación) y el cerebro VEX EXP tienen un sensor inercial incorporado. Podemos recopilar los datos del sensor de inercia con estos cerebros VEX.

En este artículo, desarrollaremos un proyecto de registro de datos que recopila los datos de aceleración con el VEX IQ Brain (2ª generación) y los almacena en una tarjeta SD. 

En primer lugar, tenemos que escribir un breve programa para obtener lecturas del temporizador y el sensor inercial integrado en el cerebro VEX IQ (2ª generación).

• Al comienzo de este programa, tendremos que importar los módulos de Python para controlar VEX IQ Brain (2ª generación) y obtener los datos de él. Por lo tanto, comience agregando estas instrucciones al proyecto.
  

  

• A continuación, agregue el código para declarar una variable numOfDataEntries para almacenar el número de entradas de datos para la grabación, declare una variable polling_delay_msec para almacenar el valor del intervalo de tiempo para la lectura de datos y cree una variable de cadena vacía data_buffer para almacenar los datos leídos del sensor.

  

• Como usaremos el valor actual del temporizador para agregar la marca de tiempo a los datos, debemos restablecer el valor del temporizador a 0 segundos antes de comenzar a recopilar datos.

  

• Antes de usar la instrucción que obtiene los datos del VEX IQ Brain (2nd) y los registra en el búfer, primero debemos entenderlos.
  La siguiente instrucción agrega el valor del temporizador actual a la variable data_buffer en un formato específico.

  

  Desglosemos la cadena de formato "%1.3f": 

  • “%”: Introduce el especificador de conversión.
  • “1”: Indica el número mínimo de dígitos que deben estar presentes en la cadena.
  • “.3”: Especifica el número de decimales a incluir en el número formateado.
  • “f”: Indica que el valor a formatear es un número de coma flotante.

  Por lo tanto, podemos usar la cadena de formato%1.3f" " para formatear un número de coma flotante con un ancho mínimo de 1 dígito y una precisión de 3 decimales.

• Ahora, podemos leer el temporizador y el valor de aceleración del sensor inercial incorporado en el cerebro VEX IQ (2ª generación) y luego agregar los datos a la variable data_buffer en el formato especificado.

  

  Nota: "\n" es el carácter Nueva línea. Indica que la línea termina aquí y el comienzo de una nueva línea.

• Hasta ahora, nuestro programa registra los datos lo más rápido posible. Sin embargo, queremos registrar datos a intervalos de tiempo específicos. Por lo tanto, podemos usar una función wait() en el bucle for para pausar el programa y agregar el intervalo de tiempo específico entre dos lecturas. Utilizamos el valor de la variable polling_delay_msec para determinar el valor del intervalo de tiempo.

  

• Al escribir diferentes tipos de datos en un archivo CSV, queremos saber qué tipo de datos contiene cada columna. Para ello, podemos añadir el texto de la cabecera CSV a la variable data_buffer antes de grabar los datos.
  Por lo tanto, agregue el código para declarar una variable csvHeaderText para almacenar el texto del encabezado CSV para especificar los nombres de las columnas para el archivo CSV y declare una variable sd_file_name para contener el nombre del archivo CSV que se escribirá en la tarjeta SD.

  

Nota: Asegúrese de que los encabezados estén en el mismo orden que los datos almacenados en la variable data_buffer.

• A continuación, agregue el texto del encabezado CSV a la cadena data_buffer antes del bucle for para la recopilación de datos.
  

  

• Antes de escribir datos en un archivo de la tarjeta SD, primero vamos a entender cómo usar la función brain.sdcard.savefile ().
  

  

  
  Esta instrucción escribe los datos almacenados en la variable data_buffer en un archivo CSV con nombre en la tarjeta SD.
  Vamos a desglosarlo:

  • brain.sdcard.savefile(): La función guarda una matriz de bytes en un archivo con nombre en la tarjeta SD. La función devuelve el número de bytes escritos en el archivo.

  • sd_file_name: El primer parámetro de la función. Indica el nombre del archivo a escribir. En este proyecto, el nombre del archivo se almacena en la variable sd_file_name.

  • bytearray(datat_buffer,’utf-8’): El segundo parámetro de la función. Representa la matriz de bytes que se escribirá en el archivo.

    • • bytearray(): El método crea un bytearray mutable. En esta instrucción, lo usamos para convertir una cadena en un bytearray especificando la codificación.
      • data_buffer: El primer parámetro del método. Indica el origen que se convertirá en una matriz de bytes. En este proyecto, la fuente son los datos almacenados en la variable data_buffer. 
      • ‘utf-8’: El segundo parámetro del método. Indica la codificación especificada utilizada para codificar la cadena. La codificación es ‘utf-8’ en esta instrucción. 

• Después del bucle for para la recopilación de datos, use la función brain.sdcard.savefile () para escribir los datos almacenados en la variable data_buffer en el archivo CSV de la tarjeta SD. Además, agregue el código para verificar el valor de retorno de la función brain.sdcard.savefile() para verificar si los datos se han escrito en el archivo con éxito y muestre el mensaje correspondiente en la pantalla VEX IQ Brain para obtener comentarios en tiempo real.
  

  

  
  Nota: La funciónbrain.sdcard.savefile () devuelve el número de bytes escritos en el archivo. En este proyecto, lo usamos para escribir los datos recopilados en un archivo CSV, por lo que el número de bytes escritos en el archivo debe ser mayor que cero. En otras palabras, si la funciónbrain.sdcard.savefile () devuelve 0, podemos concluir que los datos no se han escrito correctamente en el archivo. De lo contrario, los datos se han escrito en el archivo.