演示

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怎么運行的

該項目由兩部分組成。Arduino 端處理所有伺服運動并從激光雷達傳感器獲取測量讀數。Java 端將球形點轉換為笛卡爾點并將它們呈現為 3D。它們通過串行端口相互通信。用戶可以使用類似游戲的 fps 控件在場景中移動以獲得更好的體驗。

數學

項目中有兩個舵機。一個將用作平移 (Phi) 角，另一個用作傾斜 (Theta) 角。我們從激光雷達傳感器獲得的讀數將成為半徑。這意味著設備本身將位于點 (0,0,0)。從 Arduino 發送到 Java 程序的每個數據集都由這三個數字（半徑、phi、theta）組成，前導零以保持一致性。

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從這里我們必須將這些球面點轉換為 Cartesian(x, y, z) 以便我們可以在我們的 Java 程序中正確地繪制它們。

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我們可以使用這些公式實現這些轉換。

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注意：如果您查看 Java 代碼并注意到 x、y 和 z 的某些值被交換，有時甚至設置為負數，那是因為計算機坐標系也不同。例如，在計算機坐標系中，x 是水平的，而不是 y。Y positive 下降，而不是上升。像這樣的東西。對公式所做的這些修改只是為了讓 Java 在正確的位置呈現點。

串口通訊

我用 Arduino Uno 開始了這個項目，但遇到了串行端口與伺服系統沖突的問題。他們不能同時工作。當數據來回發送時，舵機會不斷抖動。從研究中我了解到這是使用 SoftwareSerial 的常見問題。我找到了一些解決這個問題的方法，但它們太麻煩了，甚至對我來說都沒有完全奏效。我決定改用 Arduino Mega，它解決了抖動問題。這是因為 Mega 有多個串口。

溝通的步驟

• Java開啟端口并監聽數據

• Arduino 進行第一次測量，將伺服系統移動到下一個位置并等待來自 Java 的“Okay”信號

• Arduino 以這種格式將數據發送到 Java 000,000,000

• Java等待所有的數據分片達到一定量就可以轉換

• Java 轉換這些數字，繪制點，并向 Arduino 發送一個字符作為“Okay”信號

• 一旦 Arduino 接收到信號，它就會在新的角度位置重復之前的操作

Java 必須等待的原因是因為即使您告訴 Arduino 發送 9 位數字和 2 個逗號，通過串行發送數據也不能那樣工作。只要有可能，它就會發送它想要的任何數據片段。所以我們希望 Java 直到接收到的所有數據看起來都像它可以識別的東西。

我使用 USB 電纜作為串行連接，但我相信如果需要無線，也可以使用藍牙模塊。

為項目提供動力

我用一塊 5v 的墻磚來運行伺服系統，因為我只是討厭處理電池并盡可能避免使用它們。激光雷達傳感器通過 Arduino 5V 供電。當然，Arduino 使用用作串行端口的相同 USB 電纜供電。

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