maixcam通过YOLOv5实现目标检测与电机控制：检测数字并控制电机正反转

效果展示

结合目标检测和电机控制技术，来实现一个智能系统，能够根据检测到的数字来控制电机的正转和反转。我们使用了YOLOv5目标检测模型和Maix模块进行实现。

本文的目标是实现一个系统，当摄像头检测到数字“1”时，电机将正转；当检测到数字“2”时，电机将反转，每次转动持续2秒钟。

硬件准备

我们将使用以下硬件组件：

Maix开发板（如Sipeed Maixduino）
具有PWM控制的电机驱动模块（如TB6612）
直流电机
摄像头模块（兼容Maix开发板）
其他配件，如电源、连接线等

软件环境

在软件方面，我们将使用Python编程语言，并且使用Maix的库来实现目标检测和电机控制。主要的软件组件包括：

YOLOv5模型（用于目标检测）
Maix库（用于控制摄像头、显示器和GPIO）

完整代码

from maix import camera, display, image, nn, app
from maix import gpio, pinmap, time, pwm

# 初始化YOLOv5模型
detector = nn.YOLOv5(model="/root/models/model_127448.mud")  # 注意修改成你的模型文件路径

# 初始化摄像头，使用模型输入尺寸
cam = camera.Camera(detector.input_width(), detector.input_height(), detector.input_format())

# 初始化显示器
dis = display.Display()

# 定义PWM频率和占空比范围
PWM_FREQUENCY = 1000  # PWM频率为1kHz
PWM_MIN_DUTY = 0      # 最小占空比（0%表示停止）
PWM_MAX_DUTY = 100    # 最大占空比（100%表示全速）

# 定义TB6612的PWM通道和引脚
PWM_A_PIN = "A19"    # 电机A的PWM引脚
PWM_B_PIN = "A18"    # 电机B的PWM引脚
IN1_PIN = "A27"     # 控制电机A方向的引脚1
IN2_PIN = "A23"     # 控制电机A方向的引脚2
IN3_PIN = "A22"     # 控制电机B方向的引脚1
IN4_PIN = "A25"     # 控制电机B方向的引脚2
STBY_PIN = "A15"    # 待机引脚

# 设置引脚功能
pinmap.set_pin_function(PWM_A_PIN, "PWM7")   # 设置电机A PWM引脚功能
pinmap.set_pin_function(PWM_B_PIN, "PWM6")   # 设置电机B PWM引脚功能
pinmap.set_pin_function(IN1_PIN, "GPIO")     # 设置电机A方向引脚1功能
pinmap.set_pin_function(IN2_PIN, "GPIO")     # 设置电机A方向引脚2功能
pinmap.set_pin_function(IN3_PIN, "GPIO")     # 设置电机B方向引脚1功能
pinmap.set_pin_function(IN4_PIN, "GPIO")     # 设置电机B方向引脚2功能
pinmap.set_pin_function(STBY_PIN, "GPIO")    # 设置待机引脚功能

# 初始化GPIO对象
gpio_stby = gpio.GPIO(STBY_PIN, gpio.Mode.OUT)  # 初始化待机引脚为输出模式
gpio_in1 = gpio.GPIO(IN1_PIN, gpio.Mode.OUT)    # 初始化电机A方向引脚1为输出模式
gpio_in2 = gpio.GPIO(IN2_PIN, gpio.Mode.OUT)    # 初始化电机A方向引脚2为输出模式
gpio_in3 = gpio.GPIO(IN3_PIN, gpio.Mode.OUT)    # 初始化电机B方向引脚1为输出模式
gpio_in4 = gpio.GPIO(IN4_PIN, gpio.Mode.OUT)    # 初始化电机B方向引脚2为输出模式

# 初始化PWM对象，用于控制电机速度
pwm_a = pwm.PWM(7, freq=PWM_FREQUENCY, duty=PWM_MIN_DUTY, enable=True)  # 初始化电机A PWM对象
pwm_b = pwm.PWM(6, freq=PWM_FREQUENCY, duty=PWM_MIN_DUTY, enable=True)  # 初始化电机B PWM对象

# 设置电机速度的辅助函数
def set_motor_speed(pwm, speed_percent):
    """
    设置电机的速度。
    :param pwm: PWM对象，用于控制电机速度
    :param speed_percent: 电机速度百分比（0到100）
    """
    duty = PWM_MIN_DUTY + (PWM_MAX_DUTY - PWM_MIN_DUTY) * speed_percent / 100.0
    pwm.duty(duty)

# 设置电机方向的函数
def set_motor_direction(motor, direction):
    """
    设置电机的旋转方向。
    :param motor: 要控制的电机（'A' 或 'B'）
    :param direction: 电机的旋转方向（'forward', 'backward', 'stop'）
    """
    if motor == 'A':
        if direction == 'forward':
            gpio_in1.value(1)  # 电机A正转，IN1高电平
            gpio_in2.value(0)  # 电机A正转，IN2低电平
        elif direction == 'backward':
            gpio_in1.value(0)  # 电机A反转，IN1低电平
            gpio_in2.value(1)  # 电机A反转，IN2高电平
        elif direction == 'stop':
            gpio_in1.value(0)  # 停止电机A，IN1低电平
            gpio_in2.value(0)  # 停止电机A，IN2低电平
    elif motor == 'B':
        if direction == 'forward':
            gpio_in3.value(1)  # 电机B正转，IN3高电平
            gpio_in4.value(0)  # 电机B正转，IN4低电平
        elif direction == 'backward':
            gpio_in3.value(0)  # 电机B反转，IN3低电平
            gpio_in4.value(1)  # 电机B反转，IN4高电平
        elif direction == 'stop':
            gpio_in3.value(0)  # 停止电机B，IN3低电平
            gpio_in4.value(0)  # 停止电机B，IN4低电平

# 控制电机的运行
def run_motors(direction, duration):
    """
    根据检测结果控制电机的方向和速度。
    :param direction: 'forward' 或 'backward'，控制电机方向
    :param duration: 运行时间（秒）
    """
    gpio_stby.value(1)  # 启用TB6612模块（将待机引脚设置为高电平）
    
    if direction == 'forward':
        set_motor_direction('A', 'forward')
        set_motor_direction('B', 'backward')
        set_motor_speed(pwm_a, 50)  # 设置电机A的速度为50%
        set_motor_speed(pwm_b, 50)  # 设置电机B的速度为50%
    elif direction == 'backward':
        set_motor_direction('A', 'backward')
        set_motor_direction('B', 'forward')
        set_motor_speed(pwm_a, 50)  # 设置电机A的速度为50%
        set_motor_speed(pwm_b, 50)  # 设置电机B的速度为50%
    
    # 持续运行电机指定的时间
    time.sleep(duration)
    
    # 停止电机
    set_motor_direction('A', 'stop')
    set_motor_direction('B', 'stop')
    set_motor_speed(pwm_a, 0)  # 停止电机A
    set_motor_speed(pwm_b, 0)  # 停止电机B

# 主循环
while not app.need_exit():
    # 读取摄像头图像
    img = cam.read()
    
    # 进行目标检测
    objs = detector.detect(img, conf_th=0.5, iou_th=0.45)
    
    # 标志变量，用于确定是否检测到数字1或2
    detected_1 = False
    detected_2 = False

    # 处理检测到的对象
    for obj in objs:
        # 绘制检测框
        img.draw_rect(obj.x, obj.y, obj.w, obj.h, color=image.COLOR_RED)
        
        # 获取检测结果标签和置信度
        label = detector.labels[obj.class_id].strip()  # 确保标签文件正确映射并去除多余空格
        score = obj.score
        
        # 打印检测结果
        print(f'Detected: {label} with score: {score}')

        # 根据检测结果更新标志变量
        if label == "1":
            detected_1 = True
        elif label == "2":
            detected_2 = True
        
        # 绘制检测结果文本
        msg = f'{label}: {score:.2f}'
        img.draw_string(obj.x, obj.y, msg, color=image.COLOR_RED)
    
    # 根据检测到的结果控制电机方向
    if detected_1:
        print("Detected '1': Turning motors forward for 2 seconds")
        run_motors('forward', 2)  # 电机正转2秒
    elif detected_2:
        print("Detected '2': Turning motors backward for 2 seconds")
        run_motors('backward', 2)  # 电机反转2秒

    # 显示处理后的图像
    dis.show(img)

    # 延迟一段时间，以避免过于频繁的检测（根据需要调整）
    time.sleep_ms(100)

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