【PythonでmBot2プログラミング】クアッドRGBセンサーの使い方

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【PythonでmBot2プログラミング】基本～応用まとめ

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ここでは、Python(パイソン)を使ったmBot2のプログラミング例を複数回に分けてご紹介します。プログラミングは難し...

この記事で分かること

クアッドRGBセンサーとは何か？
以下のPython API
- フィルライトの発光方法
- 色を認識する方法
- キャリブレーション方法
各APIを使ったプログラミング例

クアッドRGBセンサーとは

クアッドRGBセンサーに関する説明は、前回の記事をご覧ください。

【PythonでmBot2プログラミング】ライントレース～クアッドRGBセンサーとは～

今回は、mBot2プログラミングシリーズ(Python編)の第4回です。この回では、クアッドRGBセンサーを活用して、ラ...

クアッドRGBセンサーの使用用途を次の6つに分類して、前回は1～3のライントレースでの使い方を解説しました。

今回は、残りの4～6について解説します。

【初級】L1とR1(中央の2つのセンサー)でライントレースする場合
【中級】4つ全てのセンサーでライントレースする場合
【上級】『偏差』を用いてライントレースする場合

フィルライトを発光させる場合
色を認識させる場合
キャリブレーションする場合

APIとは

API（Application Programming Interface）は、ソフトウェアやハードウェアが外部のプログラムとやり取りをするためのインターフェース（接点）です。
簡単に言うと、『決められたルールに従って機能を利用するための仕組み』です。

cyberpiライブラリをインポートすることで、CyberPiや、mBot2、センサーなどの各機能を簡単に利用できます。

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フィルライトを発光させる場合

フィルライト発光に関するAPI

quad_rgb_sensor.set_led(color = "white", index = 1)

フィルライトの色を設定します。

colorの設定値	略称	表示される色
red	r	赤
yellow	y	黄
green	g	緑
cyan	c	藍紫
blue	b	青
purple	p	紫
white	w	白
black	k	黒

quad_rgb_sensor.off_led(index = 1)

フィルライトを消灯します。

色を認識させる場合

色のRGBとは

色の認識には、RGBの数値を用います。

RGBは光の三原色で、赤（Red）、緑（Green）、青（Blue）の3つの値を組み合わせて色を作ります。
各値は0から255の範囲で指定します。

色認識に関するAPI

色検出のセンサー値

mbuild.quad_rgb_sensor.get_white_sta(position, index = 1) #白の検出

mbuild.quad_rgb_sensor.get_red_sta(position, index = 1) #赤の検出

mbuild.quad_rgb_sensor.get_yellow_sta(position, index = 1) #黄の検出

mbuild.quad_rgb_sensor.get_green_sta(position, index = 1) #緑の検出

mbuild.quad_rgb_sensor.get_cyan_sta(position, index = 1) #藍紫の検出

mbuild.quad_rgb_sensor.get_blue_sta(position, index = 1) #青の検出

mbuild.quad_rgb_sensor.get_purple_sta(position, index = 1) #紫の検出

mbuild.quad_rgb_sensor.get_black_sta(position, index = 1) #黒の検出

mbuild.quad_rgb_sensor.get_custom_sta(position, index = 1) #自己定義色の検出

指定したセンサー位置における、色の検出結果を返します。

position：検出するセンサー位置
- “middle”：L1,R1
- “all”：L2,L1,R1,R2
戻り値：0000から1111までの2進数に対応する0～15の範囲の整数
- 0：色を識別しない
- 1：色を識別する

センサー値	２進数	線の検出状態
0	00
1	01
2	10
3	11

センサー値	２進数	線の検出状態
0	0000
1	0001
2	0010
3	0011
4	0100
5	0101
6	0110
7	0111
8	1000
9	1001
10	1010
11	1011
12	1100
13	1101
14	1110
15	1111

色の検出判定

quad_rgb_sensor.is_line(ch, index = 1)  #線の検出判定

quad_rgb_sensor.is_background(ch, index = 1)  #背景の検出判定

quad_rgb_sensor.is_color(color = "white", ch, index = 1)  #指定色の検出判定

指定したセンサーで、線/背景/指定色が検出されたかを判定します。

ch：指定するセンサー
- “any”/”L2″/”L1″/”R1″/”R2″/”l2″/”l1″/”r1″/”r2″/4/3/2/1

戻り値
- True：検出した
- False：検出されない

colorの設定値	略称	検出する色
red	r	赤
yellow	y	黄
green	g	緑
cyan	c	藍紫
blue	b	青
purple	p	紫
white	w	白
black	k	黒

色の値の検出

以下に紹介するAPIの引数の意味は次の通りです。

引数
- ch：指定するセンサー
  - “L2″/”L1″/”R1″/”R2″/”l2″/”l1″/”r1″/”r2″/4/3/2/1

quad_rgb_sensor.get_gray(ch, index = 1)

指定したセンサーが検出したグレースケールを取得します。
グレースケール値は、光を反射する程度を値で示します。

戻り値：0～100

quad_rgb_sensor.get_color(ch, index = 1)

指定したセンサーが検出した色の16進数値(カラーコード)を取得します。

戻り値：0x000000～0xFFFFFF

これは、赤・緑・青(RGB)の順でRGB値をつなげた値です。
例えば、色の光度が、赤：0x24、緑：0x68、青：0xA0の場合、カラーコードは0x2468A0となります。

quad_rgb_sensor.get_color_sta(ch, index = 1)

指定したセンサーが検出した色の名前(文字列)を取得します。

戻り値(文字列)	検出した色
red	赤
yellow	黄
green	緑
cyan	藍紫
blue	青
purple	紫
white	白
black	黒

quad_rgb_sensor.get_light(ch, index = 1)

指定したセンサーが検出した周囲光の強度を取得します。

戻り値：0～100

RGB値の検出

quad_rgb_sensor.get_red(ch, index = 1)  #R値の取得

quad_rgb_sensor.get_green(ch, index = 1)  #G値の取得

quad_rgb_sensor.get_blue(ch, index = 1)  #B値の取得

指定したセンサーが検出した色のR値/G値/B値を取得します。

ch：指定するセンサー
- “L2″/”L1″/”R1″/”R2″/”l2″/”l1″/”r1″/”r2″/4/3/2/1

戻り値
- センサーが検出した色(R/G/B)の値
  - 範囲：0～255

色の自己定義

quad_rgb_sensor.set_custom_color(r, g, b, tolerance, index = 1)

0～255の範囲で、色をRGB値で定義します。

r,g,b：自己定義する色のRGB値
tolerance：自己定義色の許容値

許容値＝10とした場合	R	G	B
設定	255	50	50
RGB値の上限	255	60	60
RGB値の下限	245	40	40

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特定の色を認識するプログラム

mBot2のセットに付属されているコースには、赤・黄・緑・青のポイントがあります。
これらを認識するためには、以下のようにプログラムします。

from cyberpi import quad_rgb_sensor

while 1:
    if quad_rgb_sensor.is_color("red", "any", 1) == True:
        #どれかのセンサーが「赤」を検出したときの動作
        
    elif quad_rgb_sensor.is_color("blue", "any", 1) == True:
        #どれかのセンサーが「青」を検出したときの動作
        
    elif quad_rgb_sensor.is_color("yellow", "any", 1) == True:
        #どれかのセンサーが「黄」を検出したときの動作
        
    elif quad_rgb_sensor.is_color("green", "any", 1) == True:
        #どれかのセンサーが「緑」を検出したときの動作

センサーの場所を "any" に設定することで、4つのセンサーのうちのどれかが指定した色を検出すると、任意の動作をさせることができます。

自己定義の色を作成するプログラム

自己定義の色を作成するといっても、そもそも定義させたい色のRGB値が分からなければ、自己定義できません。
ここでは、定義する色のRGB値をセンサーで読み取った後に、そのRGB値で定義するプログラムをご紹介します。

from cyberpi import quad_rgb_sensor, event

@event.is_press('b')
def callback():
    #RGB値の検出
    r = quad_rgb_sensor.get_red("L1",1)
    g = quad_rgb_sensor.get_green("L1",1)
    b = quad_rgb_sensor.get_blue("L1",1)

    #色の自己定義
    quad_rgb_sensor.set_custom_color(r, g, b, 20, 1)  #許容差±20

定義させたい色の上にmBot2(このプログラムではセンサーL1)を置き、Bボタンを押すことで色を定義できます。

例題：自己定義した色でmBot2を動作させる

例題
解答例

任意の色のRGB値をクアッドRGBセンサーで読み取って、その値を自己定義してみましょう。
自己定義した色を認識して、ｍBot2を動作制御するプログラムを自由に作ってみましょう。

自己定義した色のRGB値はCyberPiのディスプレイに表示させてみてください。

from cyberpi import quad_rgb_sensor, event, table, mbot2

@event.is_press('b')
def callback():
    #RGB値の検出
    r = quad_rgb_sensor.get_red("L1",1)
    g = quad_rgb_sensor.get_green("L1",1)
    b = quad_rgb_sensor.get_blue("L1",1)
    
    #色の自己定義
    quad_rgb_sensor.set_custom_color(r, g, b, 20, 1)  #許容差±20

    #ディスプレイ表示
    table.add(1,1,"R値")
    table.add(2,1,"G値")
    table.add(3,1,"B値")
    
    table.add(1,2,r)
    table.add(2,2,g)
    table.add(3,2,b)

『色の自己定義プログラム』は例で示したプログラムに、CyberPiディスプレイへの表示処理を追加しています。

@event.is_press('a')
def callback():
    while 1:
        if quad_rgb_sensor.get_custom_sta("middle", 1): #自己定義色の検出
            mbot2.EM_stop("all")
        else:
            mbot2.forward(50)

『自己定義した色での動作プログラム』は、L1,R1が「自己定義した色」を検出したらmBot2を停止させます。

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