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0986832fd1
7 files changed
+2226
-94
No files matched your search
@@ -18,35 +18,35 @@
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||||
#include "wifi_config.h"
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||||
#include "esp_adc_cal.h"
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// 网页控制回调函数
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||||
void basicWebCallback(void);
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void webSocketEventCallback(uint8_t num, WStype_t type, uint8_t *payload, size_t length);
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void web_loop();
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// 电压检测函数
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void adc_calibration_init();
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void bat_check();
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void web_loop();
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// 平衡算法函数
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void lqr_balance_loop();
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||||
void yaw_loop();
|
||||
void leg_loop();
|
||||
void jump_loop();
|
||||
void yaw_angle_addup();
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||||
void blinkLed();
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||||
void detectObstacle();
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||||
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void resetToDefault();
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void safeSyncWritePosEx(byte* id, byte idCount, s16* position, u16* speed, byte* acc);
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||||
// 数据处理函数声明
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||||
// void processControlData(const JoystickData& data);
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||||
// void parseBluetoothData(const String& bluetoothData);
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||||
// void onBluetoothDataReceived(const String& data);
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||||
// 蓝牙相关函数
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||||
void saveBluetoothAddress(const String& addr);
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||||
String loadBluetoothAddress();
|
||||
void resetBluetoothAddressAndRestart();
|
||||
void handleSerialCommands();
|
||||
void handleBluetoothData();
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||||
void processXboxControllerData();
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||||
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||||
// 超声波测距函数
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||||
// void handleEcho();
|
||||
// void echo_loop();
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// 遥控模式 自动巡航模式
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// typedef enum {
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// REMOTE_MODE,
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// CRUISE_MODE
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// } OperationMode;
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||||
// extern OperationMode current_mode;
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||||
// 警灯相关函数
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void startPoliceLights(int speed, int repeats);
|
||||
void updatePoliceLights();
|
||||
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||||
#endif
|
||||
@@ -16,12 +16,10 @@ monitor_speed = 115200
|
||||
monitor_echo = yes
|
||||
monitor_rts = 0
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||||
monitor_dtr = 0
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||||
lib_deps = adafruit/Adafruit SSD1306@^2.5.7
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build_flags =
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-D WIRE_SCL=15
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-D WIRE_SDA=4
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; 添加以下行来合并bin文件
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; PlatformIO core CLI
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; pio run
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||||
@@ -81,8 +81,8 @@ float gyro_control = 0;
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||||
float speed_control = 0;
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||||
float distance_control = 0;
|
||||
float LQR_u = 0;
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||||
float angle_zeropoint = 5; // 5 设定默认俯仰角度,向前到正,向后倒负
|
||||
float original_angle_zeropoint = 5; // 保存原始的角度零点
|
||||
float angle_zeropoint = 8; // 5 设定默认俯仰角度,向前到正,向后倒负
|
||||
float original_angle_zeropoint = 8; // 保存原始的角度零点
|
||||
float distance_zeropoint = 0.5f; // 轮部位移零点偏置
|
||||
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||||
// YAW轴控制数据
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||||
@@ -167,8 +167,7 @@ void OnDataRecv(const uint8_t *mac, const uint8_t *incomingData, int len) {
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||||
// 处理坐下/起立指令
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||||
if (convertedbuttonR2 && robot_enabled) { // 底部左按键按下,坐下
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||||
robot_enabled = false;
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||||
sitting_down = true; // 标记开始坐下动作
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||||
original_angle_zeropoint = angle_zeropoint; // 保存当前的角度零点
|
||||
sitting_down = true; // 标记开始坐下动作保存当前的角度零点
|
||||
}
|
||||
if (convertedbuttonR1 && !robot_enabled) { // 底部右按键按下,起立
|
||||
robot_enabled = true;
|
||||
@@ -722,27 +721,8 @@ void jump_loop()
|
||||
// 跳跃,腿部以最快速度伸到最长
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||||
// if ((wrobot.dir_last == 5) && (wrobot.dir == 4) && (jump_flag == 0))
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||||
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||||
// 缩到最低,开启jump_flag计数
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||||
if ((wrobot.dir == 5) && (jump_flag == 0))
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||||
{
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||||
ACC[0] = 150;
|
||||
ACC[1] = 150;
|
||||
Speed[0] = 300;
|
||||
Speed[1] = 300;
|
||||
Position[0] = SERVO1_MIN;
|
||||
Position[1] = SERVO2_MIN;
|
||||
sms_sts.SyncWritePosEx(ID, 2, Position, Speed, ACC);
|
||||
|
||||
jump_flag = 1;
|
||||
}
|
||||
|
||||
if (jump_flag > 0) // 跳跃计数;
|
||||
{
|
||||
jump_flag ++;
|
||||
}
|
||||
|
||||
// 跳跃开始
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||||
if(jump_flag == 20)
|
||||
if ((wrobot.dir == 5) && (jump_flag == 0))
|
||||
{
|
||||
ACC[0] = 0;
|
||||
ACC[1] = 0;
|
||||
@@ -751,6 +731,13 @@ void jump_loop()
|
||||
Position[0] = SERVO1_MAX;
|
||||
Position[1] = SERVO2_MAX;
|
||||
sms_sts.SyncWritePosEx(ID, 2, Position, Speed, ACC);
|
||||
|
||||
jump_flag = 1;
|
||||
}
|
||||
|
||||
if (jump_flag > 0) // 跳跃计数;
|
||||
{
|
||||
jump_flag ++;
|
||||
}
|
||||
|
||||
// 跳跃中,腿部缩起来
|
||||
@@ -760,10 +747,10 @@ void jump_loop()
|
||||
ACC[1] = 0;
|
||||
Speed[0] = 0;
|
||||
Speed[1] = 0;
|
||||
Position[0] = (2048 + 12 + 8.4 * (35 - 30)); // 不能是SERVO1_MIN值,防止腿部碰撞
|
||||
Position[1] = (2048 - 12 - 8.4 * (35 - 30));
|
||||
Position[0] = (2048 + 12 + 8.4 * (35 - 25)); // 不能是SERVO1_MIN值,防止腿部碰撞,减号后的值越小,机身越高
|
||||
Position[1] = (2048 - 12 - 8.4 * (35 - 25));
|
||||
sms_sts.SyncWritePosEx(ID, 2, Position, Speed, ACC);
|
||||
|
||||
resetToDefault();
|
||||
jump_flag = 45;
|
||||
}
|
||||
|
||||
@@ -915,14 +902,14 @@ void blinkLed() {
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||||
// 重置到默认参数状态,用于自平衡起立
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||||
void resetToDefault() {
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||||
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||||
angle_zeropoint = 5;
|
||||
original_angle_zeropoint = 5;
|
||||
angle_zeropoint = original_angle_zeropoint;
|
||||
LQR_speed = 0;
|
||||
LQR_distance = 0;
|
||||
speed_control = 0;
|
||||
distance_control = 0;
|
||||
// 需要将位移零点设置为当前位置
|
||||
distance_zeropoint = (-0.5) * (motor1.shaft_angle + motor2.shaft_angle);
|
||||
// distance_zeropoint = (-0.5) * (motor1.shaft_angle + motor2.shaft_angle);
|
||||
distance_zeropoint = 0;
|
||||
LQR_u = 0;
|
||||
|
||||
// YAW轴控制数据
|
||||
|
||||
@@ -0,0 +1,973 @@
|
||||
/* -----------------------------------------------------------------------------
|
||||
Copyright (c) 2024 Mu Shibo
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||||
Modify by Tommy 2025.8.11
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||||
2025-08-16 优化了原世博开源轮足平衡逻辑,代码增加了较多备注。
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||||
2025-08-11 增加开机自平衡站立,简化控制,通过 esp32 遥控器直接控制,无需配网。
|
||||
2025-08-16 对几种运动中倒地的极限状态进行优化,实现自平衡起身。
|
||||
2025-09-14 增加坐下和起立功能。
|
||||
2025-09-16 修复舵机发热问题。
|
||||
2025-09-19 实现向前跳跃,运动中跳跃,落地平衡功能。
|
||||
2025-09-29 将舵机标定2048位置统一为大腿与小腿碰到一起的位置
|
||||
世博开源轮足优化版-TOMMY版本项目地址: https://gitee.com/myperworld/wrobot
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||||
----------------------------------------------------------------------------- */
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||||
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||||
#include <esp_now.h>
|
||||
#include <WiFi.h>
|
||||
#include "esp_wifi.h"
|
||||
#include "main.h"
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||||
|
||||
/************实例定义*************/
|
||||
|
||||
// 电机实例
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||||
BLDCMotor motor1 = BLDCMotor(7);
|
||||
BLDCMotor motor2 = BLDCMotor(7);
|
||||
BLDCDriver3PWM driver1 = BLDCDriver3PWM(32, 33, 25, 22);
|
||||
BLDCDriver3PWM driver2 = BLDCDriver3PWM(26, 27, 14, 12);
|
||||
|
||||
// 编码器实例
|
||||
TwoWire I2Cone = TwoWire(0);
|
||||
TwoWire I2Ctwo = TwoWire(1);
|
||||
MagneticSensorI2C sensor1 = MagneticSensorI2C(AS5600_I2C);
|
||||
MagneticSensorI2C sensor2 = MagneticSensorI2C(AS5600_I2C);
|
||||
|
||||
// PID控制器实例
|
||||
PIDController pid_angle(1, 0, 0, 100000, 8); // pitch角度PID使其趋于零点
|
||||
PIDController pid_gyro(0.06, 0, 0, 100000, 8); // 角速度PID使其趋于零点
|
||||
PIDController pid_distance(0.5, 0, 0, 100000, 8);// 位移PID使其趋于零点
|
||||
PIDController pid_speed(0.7, 0, 0, 100000, 8);// 速度PID使其趋于目标速度
|
||||
PIDController pid_yaw_angle(1.0, 0, 0, 100000, 8);
|
||||
PIDController pid_yaw_gyro(0.04, 0, 0, 100000, 8);
|
||||
PIDController pid_lqr_u(1, 15, 0, 100000, 8);
|
||||
PIDController pid_zeropoint(0.002, 0, 0, 100000, 4);
|
||||
PIDController pid_roll_angle(8, 0, 0, 100000, 450);
|
||||
|
||||
// 低通滤波器实例
|
||||
LowPassFilter lpf_joyy(0.2);
|
||||
LowPassFilter lpf_zeropoint(0.1);
|
||||
LowPassFilter lpf_roll(0.3);
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||||
|
||||
// WebServer实例
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||||
WebServer webserver; // server服务器
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||||
WebSocketsServer websocket = WebSocketsServer(81); // 定义一个webSocket服务器来处理客户发送的消息
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||||
RobotProtocol rp(20);
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||||
|
||||
// STS舵机实例
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||||
SMS_STS sms_sts;
|
||||
|
||||
// MPU6050实例
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||||
MPU6050 mpu6050(I2Ctwo);
|
||||
|
||||
/************参数定义*************/
|
||||
#define pi 3.1415927
|
||||
|
||||
// 舵机位置限制参数
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||||
#define SERVO_DEAD_ZONE 5 // 设置死区阈值 最小更新间隔(ms)
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||||
#define LEG_HEIGHT_BASE 20 // 腿部默认高度基准值,值越小,机身越高, 实测范围 -10(最高),52(最低)
|
||||
#define SERVO1_MIN 2048 // 舵机1最低位置,大腿与小腿碰到一起,从小车正面看右手边舵机
|
||||
#define SERVO2_MIN 2048 // 舵机2最低位置,大腿与小腿碰到一起, 从小车正面看左手
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||||
#define SERVO1_MAX (2048 + 12 + 8.4 * (35 + 10)) // 舵机1最高
|
||||
#define SERVO2_MAX (2048 - 12 - 8.4 * (35 + 10)) // 舵机2最高
|
||||
int lastPosition0 = SERVO1_MIN;
|
||||
int lastPosition1 = SERVO2_MIN;
|
||||
|
||||
// LQR自平衡控制器参数
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||||
float LQR_angle = 0;
|
||||
float LQR_gyro = 0;
|
||||
float LQR_gyroZ = 0;
|
||||
float LQR_speed = 0;
|
||||
float LQR_distance = 0;
|
||||
float angle_control = 0;
|
||||
float gyro_control = 0;
|
||||
float speed_control = 0;
|
||||
float distance_control = 0;
|
||||
float LQR_u = 0;
|
||||
float angle_zeropoint = 5; // 5 设定默认俯仰角度,向前到正,向后倒负
|
||||
float original_angle_zeropoint = 5; // 保存原始的角度零点
|
||||
float distance_zeropoint = 0.5f; // 轮部位移零点偏置
|
||||
|
||||
// YAW轴控制数据
|
||||
float YAW_gyro = 0;
|
||||
float YAW_angle = 0;
|
||||
float YAW_angle_last = 0;
|
||||
float YAW_angle_total = 0;
|
||||
float YAW_angle_zero_point = -10;
|
||||
float YAW_output = 0;
|
||||
|
||||
// 腿部舵机控制数据
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||||
byte ID[2];
|
||||
s16 Position[2];
|
||||
u16 Speed[2];
|
||||
byte ACC[2];
|
||||
|
||||
// 逻辑处理标志位
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||||
float robot_speed = 0; // 记录当前轮部转速
|
||||
float robot_speed_last = 0; // 记录上一时刻的轮部转速
|
||||
int wrobot_move_stop_flag = 0; // 记录摇杆停止的标识
|
||||
int jump_flag = 0; // 跳跃时段标识
|
||||
float leg_position_add = 0; // roll轴平衡控制量
|
||||
|
||||
// 电压检测
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||||
uint16_t bat_check_num = 0;
|
||||
int BAT_PIN = 35; // select the input pin for the ADC
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||||
static esp_adc_cal_characteristics_t adc_chars;
|
||||
static const adc1_channel_t channel = ADC1_CHANNEL_7;
|
||||
static const adc_bits_width_t width = ADC_WIDTH_BIT_12;
|
||||
static const adc_atten_t atten = ADC_ATTEN_DB_12;
|
||||
static const adc_unit_t unit = ADC_UNIT_1;
|
||||
|
||||
int loopCounter = 0; // loop函数执行计数
|
||||
int resetToDefaultCounter = 0; // resetToDefault执行计数
|
||||
|
||||
// 电量显示LED
|
||||
#define LED_BAT 13
|
||||
|
||||
// 定义摇杆数值死区参数
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||||
const int deadZone = 15;
|
||||
|
||||
// 小车状态控制
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||||
bool robot_enabled = true; // 小车使能状态,true为起立状态,false为坐下状态
|
||||
bool last_robot_enabled = true; // 记录上一次的小车状态
|
||||
bool sitting_down = false; // 标记是否正在执行坐下动作
|
||||
|
||||
// 向前跳跃控制变量
|
||||
int forward_jump_flag = 0; // 向前跳跃状态标志
|
||||
|
||||
typedef struct {
|
||||
byte j1PotX; // 左摇杆X (0-255)
|
||||
byte j1PotY; // 左摇杆Y (0-255)
|
||||
byte j2PotX; // 右摇杆X (0-255)
|
||||
byte j2PotY; // 右摇杆Y (0-255)
|
||||
bool buttonR1; //底部右按键 1:true (默认),0:false
|
||||
bool buttonR2; //底部左按键 1:true (默认),0:false
|
||||
bool j1Button; //左摇杆按键 1:true (默认),0:false
|
||||
bool j2Button; //右摇杆按键 1:true (默认),0:false
|
||||
bool buttonLB; //顶部左按键 1:true (默认),0:false
|
||||
bool buttonRB; //顶部右按键 1:true (默认),0:false
|
||||
bool tSwitch1; //拨动开关 1:true (默认),0:false
|
||||
byte roll; // 默认 127
|
||||
byte pitch; // 默认 127
|
||||
bool buttonR3; // 默认 1
|
||||
} JoystickData;
|
||||
|
||||
JoystickData remoteData;
|
||||
|
||||
// 蓝灯爆闪
|
||||
bool lastbuttonLB = false;
|
||||
|
||||
// ESP-NOW接收回调函数
|
||||
void OnDataRecv(const uint8_t *mac, const uint8_t *incomingData, int len) {
|
||||
memcpy(&remoteData, incomingData, sizeof(remoteData));
|
||||
|
||||
// 取反按钮值,使得默认显示 0 false,按下显示 1 true
|
||||
int convertedbuttonLB = !remoteData.buttonLB; // 顶部左
|
||||
int convertedbuttonRB = !remoteData.buttonRB; // 顶部右
|
||||
int convertedbuttonR1 = !remoteData.buttonR1; // 底部右按键(取反:默认0,按下1)
|
||||
int convertedbuttonR2 = !remoteData.buttonR2; // 底部左按键(取反:默认0,按下1)
|
||||
|
||||
// 处理坐下/起立指令
|
||||
if (convertedbuttonR2 && robot_enabled) { // 底部左按键按下,坐下
|
||||
robot_enabled = false;
|
||||
sitting_down = true; // 标记开始坐下动作
|
||||
original_angle_zeropoint = angle_zeropoint; // 保存当前的角度零点
|
||||
}
|
||||
if (convertedbuttonR1 && !robot_enabled) { // 底部右按键按下,起立
|
||||
robot_enabled = true;
|
||||
sitting_down = false; // 清除坐下动作标记
|
||||
resetToDefault(); // 重置参数准备起立
|
||||
}
|
||||
|
||||
// 如果小车处于坐下状态或正在执行坐下动作,不处理其他指令
|
||||
if (!robot_enabled || sitting_down) {
|
||||
wrobot.dir = 4; // 强制设为"不跳跃"
|
||||
wrobot.joyx = 0; // 清空左右转向指令
|
||||
wrobot.joyy = 0; // 清空前后移动指令
|
||||
wrobot.roll = 0; // 清空左右摇摆指令
|
||||
wrobot.height = 0; // 清空高度指令
|
||||
return;
|
||||
}
|
||||
|
||||
// 跳跃状态不接受指令
|
||||
if( jump_flag > 0){
|
||||
wrobot.dir = 4; // 强制设为“不跳跃”
|
||||
wrobot.joyx = 0; // 清空左右转向指令
|
||||
wrobot.joyy = 0; // 清空前后移动指令
|
||||
wrobot.roll = 0; // 清空左右摇摆指令
|
||||
return;
|
||||
}
|
||||
|
||||
// 摇杆输出范围0-255,转换到 -100 到 100
|
||||
// roll 左右摇摆
|
||||
int convertedJ1PotX = (remoteData.j1PotX - 127.5) * (30.0 / 127.5); // 转到 -30 到 30
|
||||
// 上下高度
|
||||
int convertedJ1PotY = static_cast<int>((1 - remoteData.j1PotY / 255.0) * (60 - 0) + 0); // 转到 60 到 0 y轴取反,这样可以使机身下降
|
||||
// 左右旋转
|
||||
int convertedJ2PotX = (remoteData.j2PotX - 127.5) * (100.0 / 127.5); // 转到 -100 到 100
|
||||
// 前后速度
|
||||
int convertedJ2PotY = (remoteData.j2PotY - 127.5) * (100.0 / 127.5) * -1 * 1.4; // 转到 -100 到 100 y轴取反,并且放大洗漱
|
||||
|
||||
|
||||
// 跳跃
|
||||
if (convertedbuttonRB) { // 1=true,0=false
|
||||
wrobot.dir = 5; // 跳跃
|
||||
}else{
|
||||
wrobot.dir = 4; // 不跳跃
|
||||
}
|
||||
|
||||
// 向前跳跃
|
||||
if (lastbuttonLB && !convertedbuttonLB && robot_enabled) {
|
||||
forward_jump_flag = 1;
|
||||
}
|
||||
// 更新上次 lastbuttonRB 的值
|
||||
lastbuttonLB = convertedbuttonLB;
|
||||
|
||||
if(abs(convertedJ1PotY) > deadZone) { // 上下高度 15 ~ 75
|
||||
wrobot.height = convertedJ1PotY;
|
||||
}else{
|
||||
wrobot.height = 0;
|
||||
}
|
||||
|
||||
if(abs(convertedJ1PotX) > deadZone) { // 左右摇摆 -30 ~ 30
|
||||
wrobot.roll = convertedJ1PotX;
|
||||
}else{
|
||||
wrobot.roll = 0;
|
||||
}
|
||||
if(abs(convertedJ2PotY) > deadZone) { // 前后运动 -100 到 100
|
||||
wrobot.joyy = convertedJ2PotY;
|
||||
}else{
|
||||
wrobot.joyy = 0;
|
||||
}
|
||||
if(abs(convertedJ2PotX) > deadZone) { // 左右运动 -100 到 100
|
||||
wrobot.joyx = convertedJ2PotX;
|
||||
} else {
|
||||
wrobot.joyx = 0;
|
||||
}
|
||||
}
|
||||
|
||||
void setup()
|
||||
{
|
||||
Serial.begin(115200); // 通讯串口
|
||||
Serial2.begin(1000000); // 腿部sts舵机
|
||||
|
||||
// 模式1:适配遥控器模式,设置WiFi通道为6
|
||||
// WiFi.mode(WIFI_STA); // 设置为STA模式
|
||||
// esp_wifi_set_channel(6, WIFI_SECOND_CHAN_NONE); // 设置WiFi通道为6,为了适配遥控器模式
|
||||
|
||||
// 模式2:适配小车wifi热点模式
|
||||
WiFi_SetAP(); // 打开这行注释就能开启热点模式
|
||||
|
||||
webserver.begin();
|
||||
webserver.on("/", HTTP_GET, basicWebCallback);
|
||||
websocket.begin();
|
||||
websocket.onEvent(webSocketEventCallback);
|
||||
|
||||
// 初始化ESP-NOW
|
||||
if (esp_now_init() != ESP_OK) {
|
||||
Serial.println("Error initializing ESP-NOW");
|
||||
return;
|
||||
}
|
||||
esp_now_register_recv_cb(OnDataRecv);
|
||||
|
||||
// Serial.print("WIFI channel:");
|
||||
// Serial.println(WiFi.channel());
|
||||
|
||||
// 舵机初始化
|
||||
sms_sts.pSerial = &Serial2;
|
||||
ID[0] = 1;
|
||||
ID[1] = 2;
|
||||
ACC[0] = 30;
|
||||
ACC[1] = 30;
|
||||
Speed[0] = 400;
|
||||
Speed[1] = 400;
|
||||
Position[0] = SERVO1_MIN;
|
||||
Position[1] = SERVO2_MIN;
|
||||
// 舵机(ID1/ID2)以最高速度V=2400步/秒,加速度A=50(50*100步/秒^2),运行至各自的Position位置
|
||||
sms_sts.SyncWritePosEx(ID, 2, Position, Speed, ACC);
|
||||
|
||||
// 电压检测
|
||||
adc_calibration_init();
|
||||
adc1_config_width(width);
|
||||
adc1_config_channel_atten(channel, atten);
|
||||
esp_adc_cal_characterize(unit, atten, width, 0, &adc_chars);
|
||||
|
||||
// 电量显示LED
|
||||
pinMode(LED_BAT, OUTPUT);
|
||||
|
||||
// 编码器设置
|
||||
I2Cone.begin(19, 18, 400000UL);
|
||||
I2Ctwo.begin(23, 5, 400000UL);
|
||||
sensor1.init(&I2Cone);
|
||||
sensor2.init(&I2Ctwo);
|
||||
|
||||
// mpu6050设置
|
||||
mpu6050.begin();
|
||||
mpu6050.calcGyroOffsets(true);
|
||||
|
||||
// 连接motor对象与编码器对象
|
||||
motor1.linkSensor(&sensor1);
|
||||
motor2.linkSensor(&sensor2);
|
||||
|
||||
// 速度环PID参数
|
||||
motor1.PID_velocity.P = 0.05;
|
||||
motor1.PID_velocity.I = 1;
|
||||
motor1.PID_velocity.D = 0;
|
||||
|
||||
motor2.PID_velocity.P = 0.05;
|
||||
motor2.PID_velocity.I = 1;
|
||||
motor2.PID_velocity.D = 0;
|
||||
|
||||
// 驱动器设置
|
||||
motor1.voltage_sensor_align = 6;
|
||||
motor2.voltage_sensor_align = 6;
|
||||
driver1.voltage_power_supply = 8;
|
||||
driver2.voltage_power_supply = 8;
|
||||
driver1.init();
|
||||
driver2.init();
|
||||
|
||||
// 连接motor对象与驱动器对象
|
||||
motor1.linkDriver(&driver1);
|
||||
motor2.linkDriver(&driver2);
|
||||
|
||||
motor1.torque_controller = TorqueControlType::voltage; // 扭矩控制器类型为 "电压模式"
|
||||
motor2.torque_controller = TorqueControlType::voltage;
|
||||
motor1.controller = MotionControlType::torque; // 运动控制器类型为 "扭矩模式"
|
||||
motor2.controller = MotionControlType::torque;
|
||||
|
||||
|
||||
// monitor相关设置
|
||||
motor1.useMonitoring(Serial);
|
||||
motor2.useMonitoring(Serial);
|
||||
// 电机初始化
|
||||
motor1.init();
|
||||
motor1.initFOC();
|
||||
motor2.init();
|
||||
motor2.initFOC();
|
||||
|
||||
resetToDefault(); // 重置到默认参数状态
|
||||
|
||||
delay(500);
|
||||
}
|
||||
|
||||
void loop()
|
||||
{
|
||||
|
||||
// 检测小车状态变化 坐 -> 站
|
||||
if (robot_enabled && !last_robot_enabled) {
|
||||
// 从坐下状态变为起立状态,重置参数
|
||||
resetToDefault();
|
||||
}
|
||||
last_robot_enabled = robot_enabled;
|
||||
|
||||
// 如果小车处于坐下状态,只执行必要的功能
|
||||
if (!robot_enabled) {
|
||||
bat_check(); // 电压检测
|
||||
web_loop(); // Web数据更新
|
||||
mpu6050.update(); // IMU数据更新
|
||||
|
||||
// 如果正在执行坐下动作,逐步调整角度零点让小车向后倒
|
||||
if (sitting_down) {
|
||||
// 缓慢调整角度零点,使小车向后倒
|
||||
static int sit_counter = 0;
|
||||
sit_counter++;
|
||||
|
||||
// 先给个向后退脉冲
|
||||
if (sit_counter < 30) {
|
||||
// 阶段1:设置电机目标为负数,使小车向后运动
|
||||
motor1.target = -1.0; // 负数小车向后,正数向前
|
||||
motor2.target = -1.0;
|
||||
} else {
|
||||
// 阶段2:停止电机,让小车自然向后倒
|
||||
motor1.target = 0;
|
||||
motor2.target = 0;
|
||||
}
|
||||
motor1.loopFOC();
|
||||
motor2.loopFOC();
|
||||
motor1.move();
|
||||
motor2.move();
|
||||
|
||||
// 当sit_counter为0时,设置舵机到最低位置
|
||||
if (sit_counter == 0) {
|
||||
Position[0] = SERVO1_MIN;
|
||||
Position[1] = SERVO2_MIN;
|
||||
ACC[0] = 5;
|
||||
ACC[1] = 5;
|
||||
Speed[0] = 100;
|
||||
Speed[1] = 100;
|
||||
sms_sts.SyncWritePosEx(ID, 2, Position, Speed, ACC);
|
||||
}
|
||||
|
||||
if (sit_counter < 100) { // 分100步完成坐下动作
|
||||
// 逐步将平衡零点变成负数,小车抬头(向后倒)
|
||||
angle_zeropoint -- ;
|
||||
} else {
|
||||
// 坐下动作完成,设置到最低位置和最终角度零点
|
||||
sit_counter = 0;
|
||||
sitting_down = false;
|
||||
angle_zeropoint = -20; // 最终的角度零点,确保小车向后倒
|
||||
}
|
||||
} else {
|
||||
// 已经坐下,保持最低位置和向后倒的角度零点
|
||||
angle_zeropoint = -15; // 保持向后倒的角度零点
|
||||
}
|
||||
|
||||
return; // 跳过其他控制
|
||||
}
|
||||
|
||||
bat_check(); // 电压检测 <1ms
|
||||
web_loop(); // Web数据更新 <2ms
|
||||
mpu6050.update(); // IMU数据更新 <1ms
|
||||
lqr_balance_loop(); // lqr自平衡控制,更新LQR_u ★ 关键实时控制 2-3ms
|
||||
yaw_loop(); // yaw轴转向控制,更新YAW_output ★ 关键实时控制 1-2ms
|
||||
leg_loop(); // 腿部动作控制,控制舵机SyncWritePosEx,包括判断jump_loop 舵机控制 1ms
|
||||
|
||||
// 记录上一次的遥控数据数据
|
||||
wrobot.dir_last = wrobot.dir;
|
||||
wrobot.joyx_last = wrobot.joyx;
|
||||
wrobot.joyy_last = wrobot.joyy;
|
||||
|
||||
/* 将自平衡计算输出转矩赋给电机
|
||||
motor.target 负数小车向前转,正数小车向后转,
|
||||
LQR_u 越大,电机输出的转矩越大,电机向后转,默认0-8V
|
||||
LQR_u = angle_control + gyro_control + distance_control + speed_control
|
||||
|
||||
angle_control = pid_angle(LQR_angle - angle_zeropoint) //LQR_u与实际LQR_angle正相关
|
||||
= pid_angle( mpu6050.getAngleY() - angle_zeropoint) //LQR_u与实际pitch正相关
|
||||
gyro_control = pid_gyro(LQR_gyro) //LQR_u与实际LQR_gyro正相关
|
||||
= pid_gyro( mpu6050.getGyroY() ) //LQR_u与实际pitch 角速度 正相关
|
||||
|
||||
所以这里LQR_distance和LQR_speed的计算乘以-0.5,不能单看负号
|
||||
distance_control = pid_distance(LQR_distance - distance_zeropoint) //LQR_u与电LQR_distance正相关
|
||||
= pid_distance( (-0.5)*(motor1.shaft_angle + motor2.shaft_angle) - distance_zeropoint)
|
||||
//在平衡车中,通常设定电机向后转(使车前进)为负,所以LQR_u与电机实际shaft_angle角度正相关,和负号没关系
|
||||
|
||||
speed_control = pid_speed(LQR_speed - 0.1 * lpf_joyy(wrobot.joyy)) // 实际速度-目标速度
|
||||
//LQR_speed代表实际速度,LQR_u与实际LQR_speed速度正相关
|
||||
= pid_speed( (-0.5) * (motor1.shaft_velocity + motor2.shaft_velocity) - 0.1 * lpf_joyy(wrobot.joyy))
|
||||
//LQR_u与实际shaft_velocity速度正相关
|
||||
*/
|
||||
motor1.target = (-0.5) * (LQR_u + YAW_output); // 负数小车向前,正数小车向后,取负号是因为电机是反的
|
||||
motor2.target = (-0.5) * (LQR_u - YAW_output);
|
||||
|
||||
// 查看角度信息, 屁股向后倒 -33~-34度,舵机2048的时候-42度,头向前到底 75度,完全垂直88度
|
||||
// Serial.println(LQR_angle);
|
||||
|
||||
// 检测小车是否向后马上要倒地了,在中间过程重置所有参数
|
||||
loopCounter++;
|
||||
// loopCounter作用:在期初的800次循环内视为电源开通后第一次自平衡,不能进入resetToDefault()函数重置参数
|
||||
// resetToDefaultCounterz作用:防止小车倒地后某个角度,陷入循环,motor.target一直=0
|
||||
if ((LQR_angle < -35.0f || LQR_angle > 70.0f ) && loopCounter > 800 && resetToDefaultCounter < 130) {
|
||||
resetToDefault();
|
||||
resetToDefaultCounter++;
|
||||
motor1.target = 0;
|
||||
motor2.target = 0;
|
||||
}
|
||||
|
||||
if( abs(LQR_angle) < 25.0f){
|
||||
resetToDefaultCounter = 0;
|
||||
}
|
||||
|
||||
// target目标电压 0~8V, 0为不转, 8为最大转速
|
||||
// Serial.print("LQR_angle:");
|
||||
// Serial.println(LQR_angle);
|
||||
// // Serial.print(",loopCounter:");
|
||||
// // Serial.print(loopCounter);
|
||||
// Serial.print(",resetToDefaultCounter:");
|
||||
// Serial.print(resetToDefaultCounter);
|
||||
// // Serial.print(",motor1.target:");
|
||||
// // Serial.print(motor1.target);
|
||||
// Serial.print(",motor2.target:");
|
||||
// Serial.println(motor2.target);
|
||||
|
||||
// 监测速度变化
|
||||
// int speed_delta = robot_speed - robot_speed_last;
|
||||
// if(speed_delta > 0){
|
||||
// Serial.print("speed_delta:");
|
||||
// Serial.print(speed_delta);
|
||||
// Serial.print(",robot_speed:");
|
||||
// Serial.println(robot_speed);
|
||||
// }
|
||||
|
||||
// 处理向前跳跃
|
||||
if (forward_jump_flag) {
|
||||
forward_jump_flag++;
|
||||
if (forward_jump_flag < 25) {
|
||||
// 保持向前脉冲
|
||||
motor1.target = 1.8;
|
||||
motor2.target = 1.8;
|
||||
} else {
|
||||
// 跳跃结束,重置状态
|
||||
forward_jump_flag = 0;
|
||||
wrobot.dir = 5; // 跳跃
|
||||
}
|
||||
}
|
||||
|
||||
// 迭代计算FOC相电压
|
||||
motor1.loopFOC();
|
||||
motor2.loopFOC();
|
||||
|
||||
// 设置轮部电机输出
|
||||
motor1.move();
|
||||
motor2.move();
|
||||
|
||||
} // loop()
|
||||
|
||||
// lqr自平衡控制
|
||||
void lqr_balance_loop()
|
||||
{
|
||||
|
||||
// LQR_distance,LQR_speed,LQR_angle,LQR_gyro 通过编码器或者mpu实际测得
|
||||
// angle_zeropoint,distance_zeropoint 角度零点和位置零点(在理想平衡状态下俯仰角度和位移目标值),用于和实际值做差,得到控制
|
||||
// lqr 控制参数: angle_control , gyro_control , distance_control , speed_control
|
||||
|
||||
// LQR平衡算式,实际使用中为便于调参,讲算式分解为4个P控制,采用PIDController方法在commander中实时调试
|
||||
// LQR_u = LQR_k1*(LQR_angle - angle_zeropoint)
|
||||
// + LQR_k2*LQR_gyro
|
||||
// + LQR_k3*(LQR_distance - distance_zeropoint)
|
||||
// + LQR_k4*LQR_speed;
|
||||
|
||||
// 给负值是因为按照当前的电机接线,正转矩驱动小车电机向后转
|
||||
// 编码器反馈shaft_angle角度,shaft_velocity速度
|
||||
// 不操作前后移动,譬如刚开机,车轮不动的,shaft_angle和shaft_velocity 都是零
|
||||
// 所以,不操作前后移动,LQR_distance 和 LQR_speed趋近于0,只有角度控制和角速度控制
|
||||
// 在平衡车中,通常设定电机向后转(使车前进)为负,所以这里LQR_distance和LQR_speed的计算乘以-0.5
|
||||
LQR_distance = (-0.5) * (motor1.shaft_angle + motor2.shaft_angle); // 两个电机的旋转角度(shaft_angle)(是位置量)的平均值
|
||||
LQR_speed = (-0.5) * (motor1.shaft_velocity + motor2.shaft_velocity); // 两个电机角速度(shaft_velocity)的平均值,并取反
|
||||
LQR_angle = (float)mpu6050.getAngleY(); // mpu6050 pitch 角度,向前倒正数,向后倒负数
|
||||
LQR_gyro = (float)mpu6050.getGyroY(); // pitch Y轴角速度
|
||||
|
||||
// 计算pitch的角度和角速度的pid控制值
|
||||
// 实际pitch角度与零点的差值,目标值是零
|
||||
// 计算角度误差,并通过 PID 控制器得到角度控制量
|
||||
angle_control = pid_angle(LQR_angle - angle_zeropoint);
|
||||
// 实际pitch 角速度与目标值的差值,目标值是零
|
||||
// 通过 PID 控制器对角速度进行处理,得到角速度控制量
|
||||
gyro_control = pid_gyro(LQR_gyro);
|
||||
|
||||
// 运动细节优化处理
|
||||
if (wrobot.joyy != 0) // 有前后方向运动指令时的处理
|
||||
{
|
||||
distance_zeropoint = LQR_distance; // 位移零点重置
|
||||
pid_lqr_u.error_prev = 0; // 输出积分清零
|
||||
}
|
||||
// joyy=0,没有输出前后运动,但是小车可能被推动,运动指令复零时的原地停车处理
|
||||
if ((wrobot.joyx_last != 0 && wrobot.joyx == 0) || (wrobot.joyy_last != 0 && wrobot.joyy == 0))
|
||||
{
|
||||
wrobot_move_stop_flag = 1;
|
||||
}
|
||||
if ((wrobot_move_stop_flag == 1) && (abs(LQR_speed) < 0.5))
|
||||
{
|
||||
distance_zeropoint = LQR_distance; // 位移零点重置
|
||||
wrobot_move_stop_flag = 0;
|
||||
}
|
||||
|
||||
if (abs(LQR_speed) > 15) // 被快速推动时的原地停车处理
|
||||
{
|
||||
distance_zeropoint = LQR_distance; // 位移零点重置
|
||||
}
|
||||
|
||||
// 轮足离地,重置位移零点
|
||||
if (abs(robot_speed - robot_speed_last) > 10 || abs(robot_speed) > 50 || (jump_flag > 0 ))
|
||||
{
|
||||
distance_zeropoint = LQR_distance;
|
||||
}
|
||||
|
||||
// 计算pitch的角度和角速度的pid控制值
|
||||
// 电机转轴角度平均数(上面计算)-位移零点=实际位移与零点的差值, 目标值是零
|
||||
// 计算位移误差,并通过位移 PID 控制器得到位移控制量
|
||||
distance_control = pid_distance(LQR_distance - distance_zeropoint);
|
||||
// 电机转速平均数(上面计算)-速度目标值=实际转速与目标值的差值, 目标值是零
|
||||
// 计算速度误差(实际速度减去经过低通滤波和缩放后的遥控器期望速度),并通过速度 PID 控制器得到速度控制量
|
||||
speed_control = pid_speed(LQR_speed - 0.1 * lpf_joyy(wrobot.joyy));
|
||||
|
||||
// 轮部离地检测, 连续记录两次的轮部转速
|
||||
robot_speed_last = robot_speed; // 记录连续两次的轮部转速
|
||||
robot_speed = LQR_speed;
|
||||
// 若轮部角速度、角加速度"过大"( > 10或> 50),或处于跳跃后的恢复时期(jump_flag != 0),认为出现轮部离地现象,需要特殊处理
|
||||
// 轮部离地情况下 LQR_u计算:2个参数,角度控制量+角速度控制量,对轮位移(distance)和速度(speed)控制分量不输出;反之,正常状态下完整输出平衡转矩
|
||||
// if (abs(robot_speed - robot_speed_last) > 10 || abs(robot_speed) > 50 || (jump_flag != 0))
|
||||
if (abs(robot_speed - robot_speed_last) > 10 || abs(robot_speed) > 50 || (jump_flag > 0 and jump_flag < 100))
|
||||
{
|
||||
// distance_zeropoint = LQR_distance; // 位移零点重置
|
||||
LQR_u = angle_control + gyro_control; // 位移和速度控制分量被忽略
|
||||
pid_lqr_u.error_prev = 0; // 输出积分清零
|
||||
}
|
||||
else // 当轮部未离地时,LQR_u:4个参数
|
||||
{
|
||||
// 当轮部未离地时,LQR_u 包含:角度控制量、角速度控制量、位移控制量和速度控制量,以实现完整的自平衡控制
|
||||
LQR_u = angle_control + gyro_control + distance_control + speed_control;
|
||||
// 计算得到LQR_u在loop()函数中在几个子loop执行完,被motor1和motor2执行
|
||||
|
||||
}
|
||||
|
||||
// 小车没有控制的时候自稳定状态
|
||||
// 控制量lqr_u<5,控制量小, 遥控器无信号输入joyy=0,轮部位移控制正常介入distance_control<4,不处于跳跃后的恢复时期jump_flag=0
|
||||
if (abs(LQR_u) < 5 && wrobot.joyy == 0 && abs(distance_control) < 4 && (jump_flag == 0))
|
||||
{
|
||||
|
||||
LQR_u = pid_lqr_u(LQR_u); // 小转矩非线性补偿
|
||||
// Serial.println(LQR_u);
|
||||
|
||||
// lpf_zeropoint 是一个低通滤波器,对 distance_control 进行滤波处理,减少高频噪声的影响。
|
||||
// 然后,将滤波后的 distance_control 作为输入,通过 pid_zeropoint 控制器进行进一步处理。
|
||||
// angle_zeropoint -= ...:将计算得到的调整量从 angle_zeropoint 中减去,实现重心自适应调整。
|
||||
// angle_zeropoint 是预设的角度零点,调整它可以让小车更好地适应不同的重心位置。
|
||||
angle_zeropoint -= pid_zeropoint(lpf_zeropoint(distance_control)); // 重心自适应
|
||||
}
|
||||
else
|
||||
{
|
||||
pid_lqr_u.error_prev = 0; // 输出积分清零
|
||||
}
|
||||
|
||||
// 平衡控制参数自适应
|
||||
if (wrobot.height < 50)
|
||||
{
|
||||
pid_speed.P = 0.7;
|
||||
}
|
||||
else if (wrobot.height < 64)
|
||||
{
|
||||
pid_speed.P = 0.6;
|
||||
}
|
||||
else
|
||||
{
|
||||
pid_speed.P = 0.5;
|
||||
}
|
||||
|
||||
}
|
||||
|
||||
// 腿部动作控制(舵机)
|
||||
void leg_loop()
|
||||
{
|
||||
|
||||
// 倒地时强制腿部收缩
|
||||
if (LQR_angle < -30.0f || LQR_angle > 45.0f)
|
||||
{
|
||||
Position[0] = SERVO1_MIN;
|
||||
Position[1] = SERVO2_MIN;
|
||||
safeSyncWritePosEx(ID, 2, Position, Speed, ACC);
|
||||
return; // 跳过后续控制
|
||||
}
|
||||
|
||||
jump_loop();
|
||||
|
||||
if (jump_flag == 0) // 不处于跳跃状态
|
||||
{
|
||||
// 舵机加速度
|
||||
ACC[0] = 150; // max 230
|
||||
ACC[1] = 150;
|
||||
|
||||
// 舵机速度
|
||||
Speed[0] = 500;
|
||||
Speed[1] = 500;
|
||||
float roll_angle = (float)mpu6050.getAngleX() + 2.0;
|
||||
leg_position_add = pid_roll_angle(lpf_roll(roll_angle));
|
||||
|
||||
int roll_offset = wrobot.roll;
|
||||
int left_height, right_height;
|
||||
|
||||
// Serial.print("roll_offset: ");
|
||||
// Serial.println(roll_offset);
|
||||
|
||||
// 如果控制了 roll 角度,则调整左右脚的高度
|
||||
// 计算三角函数值
|
||||
float angleRad = abs(roll_offset) * (pi / 180.0); // 将角度转换为弧度
|
||||
float heightAdjust = 30 * sin(angleRad); // 小车宽度的一半是30毫米,抬高的高度是30毫米*sin(弧度)
|
||||
float RollOffset = 18; // 所以水平高度需要加上调整高度,否则向下倾斜无法向下了
|
||||
if (roll_offset > 10) {
|
||||
// 正数,左脚高度 60,右脚高度 40
|
||||
// 因为车身高度最小32,所以水平高度需要加上调整高度15,否则线下倾斜无法向下了
|
||||
left_height = wrobot.height + RollOffset + heightAdjust;
|
||||
right_height = wrobot.height + RollOffset - heightAdjust;
|
||||
leg_position_add = 0; // 不使用roll角度 pid计算
|
||||
} else if (roll_offset < -10) {
|
||||
// 负数,左脚高度 40,右脚高度 60
|
||||
left_height = wrobot.height + RollOffset - heightAdjust;
|
||||
right_height = wrobot.height + RollOffset + heightAdjust;
|
||||
leg_position_add = 0;
|
||||
} else { // 未控制 roll 角度
|
||||
// roll 为 0,左右恢复到同一高度
|
||||
left_height = wrobot.height;
|
||||
right_height = wrobot.height;
|
||||
// 没有人为控制roll角度,leg_position_add根据mpu6050 roll值 进行pid计算得到,以保持小车机身平稳
|
||||
// 但如果小车倒地,则不需要keep roll角度,否则小车倒在地上,1个脚长,1个脚短,很难看
|
||||
if (abs(LQR_angle) > 25.0f)
|
||||
{
|
||||
leg_position_add = 0;
|
||||
}
|
||||
}
|
||||
|
||||
// 根据新的高度计算舵机位置
|
||||
// id 1 [0] 正面看右手,id 2 正面看左手 [1]
|
||||
// 2048是舵机中间位置,12是微调偏移量,8.4是系数,32是默认高度,最高80,最低32
|
||||
// const int LEG_HEIGHT_BASE = 32; // 这值越小,机身越高,实测范围 0(最高),52(最低)
|
||||
Position[0] = 2048 + 12 + 8.4 * (left_height - LEG_HEIGHT_BASE) - leg_position_add;
|
||||
Position[1] = 2048 - 12 - 8.4 * (right_height - LEG_HEIGHT_BASE) - leg_position_add;
|
||||
|
||||
// 限制舵机位置范围
|
||||
if (Position[0] < SERVO1_MIN) // 舵机1最低
|
||||
Position[0] = SERVO1_MIN;
|
||||
else if (Position[0] > SERVO1_MAX) // 舵机1最高
|
||||
Position[0] = SERVO1_MAX;
|
||||
|
||||
if (Position[1] > SERVO2_MIN) // 舵机2最低(和舵机1方向是反的)
|
||||
Position[1] = SERVO2_MIN;
|
||||
else if (Position[1] < SERVO2_MAX) // 舵机2最高
|
||||
Position[1] = SERVO2_MAX;
|
||||
|
||||
safeSyncWritePosEx(ID, 2, Position, Speed, ACC);
|
||||
}
|
||||
}
|
||||
|
||||
// 跳跃控制
|
||||
void jump_loop()
|
||||
{ // dir: 4 = STOP, 5 = jump 上次动作是跳跃5,本次是停止4,才开始跳,因为可能连续发送了很多5跳跃指令,只执行最后一次
|
||||
// 跳跃,腿部以最快速度伸到最长
|
||||
// if ((wrobot.dir_last == 5) && (wrobot.dir == 4) && (jump_flag == 0))
|
||||
|
||||
// 缩到最低,开启jump_flag计数
|
||||
if ((wrobot.dir == 5) && (jump_flag == 0))
|
||||
{
|
||||
ACC[0] = 150;
|
||||
ACC[1] = 150;
|
||||
Speed[0] = 300;
|
||||
Speed[1] = 300;
|
||||
Position[0] = SERVO1_MIN;
|
||||
Position[1] = SERVO2_MIN;
|
||||
sms_sts.SyncWritePosEx(ID, 2, Position, Speed, ACC);
|
||||
|
||||
jump_flag = 1;
|
||||
}
|
||||
|
||||
if (jump_flag > 0) // 跳跃计数;
|
||||
{
|
||||
jump_flag ++;
|
||||
}
|
||||
|
||||
// 跳跃开始
|
||||
if(jump_flag == 20)
|
||||
{
|
||||
ACC[0] = 0;
|
||||
ACC[1] = 0;
|
||||
Speed[0] = 0;
|
||||
Speed[1] = 0;
|
||||
Position[0] = SERVO1_MAX;
|
||||
Position[1] = SERVO2_MAX;
|
||||
sms_sts.SyncWritePosEx(ID, 2, Position, Speed, ACC);
|
||||
}
|
||||
|
||||
// 跳跃中,腿部缩起来
|
||||
if ((jump_flag > 35) && (jump_flag < 40))
|
||||
{
|
||||
ACC[0] = 0;
|
||||
ACC[1] = 0;
|
||||
Speed[0] = 0;
|
||||
Speed[1] = 0;
|
||||
Position[0] = (2048 + 12 + 8.4 * (35 - 30)); // 不能是SERVO1_MIN值,防止腿部碰撞
|
||||
Position[1] = (2048 - 12 - 8.4 * (35 - 30));
|
||||
sms_sts.SyncWritePosEx(ID, 2, Position, Speed, ACC);
|
||||
|
||||
jump_flag = 45;
|
||||
}
|
||||
|
||||
// jump_flag归零
|
||||
if (jump_flag > 350) // 2000=6s ,1s=2000/6=333.33
|
||||
{
|
||||
jump_flag = 0; // 跳跃过程结束
|
||||
}
|
||||
|
||||
}
|
||||
|
||||
// yaw轴转向控制 (转向控制)
|
||||
void yaw_loop()
|
||||
{
|
||||
// YAW_output = 0.03*(YAW_Kp*YAW_angle_total + YAW_Kd*YAW_gyro);
|
||||
yaw_angle_addup();
|
||||
|
||||
YAW_angle_total += wrobot.joyx * 0.01; // 0.002
|
||||
float yaw_angle_control = pid_yaw_angle(YAW_angle_total);
|
||||
float yaw_gyro_control = pid_yaw_gyro(YAW_gyro);
|
||||
// yaw 轴的角度和角速度数据进行了 PID 控制,得到 yaw_angle_control 和 yaw_gyro_control。
|
||||
// 然后,将这两个控制量相加,得到最终的 YAW_output。
|
||||
YAW_output = yaw_angle_control + yaw_gyro_control;
|
||||
}
|
||||
|
||||
// Web数据更新
|
||||
void web_loop()
|
||||
{
|
||||
webserver.handleClient();
|
||||
websocket.loop();
|
||||
rp.spinOnce(); // 更新web端回传的控制信息
|
||||
}
|
||||
|
||||
// yaw轴角度累加函数
|
||||
void yaw_angle_addup()
|
||||
{
|
||||
YAW_angle = (float)mpu6050.getAngleZ();// 左右偏航角度
|
||||
YAW_gyro = (float)mpu6050.getGyroZ(); // 左右偏航角速度(转速),用于纠正小车前后走直线时的角度偏差
|
||||
|
||||
if (YAW_angle_zero_point == (-10))
|
||||
{
|
||||
YAW_angle_zero_point = YAW_angle;
|
||||
}
|
||||
|
||||
float yaw_angle_1, yaw_angle_2, yaw_addup_angle;
|
||||
if (YAW_angle > YAW_angle_last)
|
||||
{
|
||||
yaw_angle_1 = YAW_angle - YAW_angle_last;
|
||||
yaw_angle_2 = YAW_angle - YAW_angle_last - 2 * PI;
|
||||
}
|
||||
else
|
||||
{
|
||||
yaw_angle_1 = YAW_angle - YAW_angle_last;
|
||||
yaw_angle_2 = YAW_angle - YAW_angle_last + 2 * PI;
|
||||
}
|
||||
|
||||
if (abs(yaw_angle_1) > abs(yaw_angle_2))
|
||||
{
|
||||
yaw_addup_angle = yaw_angle_2;
|
||||
}
|
||||
else
|
||||
{
|
||||
yaw_addup_angle = yaw_angle_1;
|
||||
}
|
||||
|
||||
YAW_angle_total = YAW_angle_total + yaw_addup_angle;
|
||||
YAW_angle_last = YAW_angle;
|
||||
}
|
||||
|
||||
void basicWebCallback(void)
|
||||
{
|
||||
webserver.send(300, "text/html", basic_web);
|
||||
}
|
||||
|
||||
void webSocketEventCallback(uint8_t num, WStype_t type, uint8_t *payload, size_t length)
|
||||
{
|
||||
if (type == WStype_TEXT)
|
||||
{
|
||||
String payload_str = String((char *)payload);
|
||||
StaticJsonDocument<300> doc;
|
||||
DeserializationError error = deserializeJson(doc, payload_str);
|
||||
|
||||
String mode_str = doc["mode"];
|
||||
if (mode_str == "basic")
|
||||
{
|
||||
rp.parseBasic(doc);
|
||||
}
|
||||
}
|
||||
}
|
||||
|
||||
// 电压检测初始化
|
||||
void adc_calibration_init()
|
||||
{
|
||||
if (esp_adc_cal_check_efuse(ESP_ADC_CAL_VAL_EFUSE_TP) == ESP_OK)
|
||||
{
|
||||
printf("eFuse Two Point: Supported\n");
|
||||
}
|
||||
else
|
||||
{
|
||||
printf("eFuse Two Point: NOT supported\n");
|
||||
}
|
||||
// Check Vref is burned into eFuse
|
||||
if (esp_adc_cal_check_efuse(ESP_ADC_CAL_VAL_EFUSE_VREF) == ESP_OK)
|
||||
{
|
||||
printf("eFuse Vref: Supported\n");
|
||||
}
|
||||
else
|
||||
{
|
||||
printf("eFuse Vref: NOT supported\n");
|
||||
}
|
||||
}
|
||||
|
||||
// 电压检测
|
||||
void bat_check()
|
||||
{
|
||||
if (bat_check_num > 1000)
|
||||
{
|
||||
// 电压读取
|
||||
uint32_t sum = 0;
|
||||
sum = analogRead(BAT_PIN);
|
||||
uint32_t voltage = esp_adc_cal_raw_to_voltage(sum, &adc_chars);
|
||||
double battery = (voltage * 3.97) / 1000.0;
|
||||
|
||||
// Serial.println(battery);
|
||||
// 电量显示
|
||||
if (battery > 7.8)
|
||||
digitalWrite(LED_BAT, HIGH);
|
||||
else
|
||||
digitalWrite(LED_BAT, LOW);
|
||||
|
||||
bat_check_num = 0;
|
||||
}
|
||||
else
|
||||
bat_check_num++;
|
||||
}
|
||||
|
||||
// LED闪烁函数(不要用for,会阻塞其他程序)
|
||||
void blinkLed() {
|
||||
digitalWrite(LED_BAT, HIGH);
|
||||
delay(200);
|
||||
digitalWrite(LED_BAT, LOW);
|
||||
delay(200);
|
||||
digitalWrite(LED_BAT, HIGH);
|
||||
delay(200);
|
||||
digitalWrite(LED_BAT, LOW);
|
||||
delay(200);
|
||||
}
|
||||
|
||||
// 重置到默认参数状态,用于自平衡起立
|
||||
void resetToDefault() {
|
||||
|
||||
angle_zeropoint = 5;
|
||||
original_angle_zeropoint = 5;
|
||||
LQR_speed = 0;
|
||||
LQR_distance = 0;
|
||||
speed_control = 0;
|
||||
distance_control = 0;
|
||||
// 需要将位移零点设置为当前位置
|
||||
distance_zeropoint = (-0.5) * (motor1.shaft_angle + motor2.shaft_angle);
|
||||
LQR_u = 0;
|
||||
|
||||
// YAW轴控制数据
|
||||
YAW_gyro = 0;
|
||||
YAW_angle = 0;
|
||||
YAW_angle_last = 0;
|
||||
YAW_angle_total = 0;
|
||||
YAW_angle_zero_point = -10;
|
||||
YAW_output = 0;
|
||||
|
||||
// 逻辑处理标志位
|
||||
robot_speed = 0;
|
||||
robot_speed_last = 0;
|
||||
wrobot_move_stop_flag = 0;
|
||||
jump_flag = 0;
|
||||
leg_position_add = 0;
|
||||
|
||||
pid_lqr_u.error_prev = 0;
|
||||
|
||||
}
|
||||
|
||||
// 优化的舵机控制函数,避免舵机发热
|
||||
void safeSyncWritePosEx(byte* id, byte idCount, s16* position, u16* speed, byte* acc) {
|
||||
|
||||
// 检查位置变化是否超过死区
|
||||
bool needUpdate = false;
|
||||
for(int i = 0; i < idCount; i++) {
|
||||
if(id[i] == 1 && abs(position[i] - lastPosition0) > SERVO_DEAD_ZONE) {
|
||||
needUpdate = true;
|
||||
break;
|
||||
}
|
||||
if(id[i] == 2 && abs(position[i] - lastPosition1) > SERVO_DEAD_ZONE) {
|
||||
needUpdate = true;
|
||||
break;
|
||||
}
|
||||
}
|
||||
|
||||
// 如果需要更新,发送指令并记录新位置和时间
|
||||
if(needUpdate) {
|
||||
sms_sts.SyncWritePosEx(id, idCount, position, speed, acc);
|
||||
|
||||
// 更新记录的位置
|
||||
for(int i = 0; i < idCount; i++) {
|
||||
if(id[i] == 1) lastPosition0 = position[i];
|
||||
if(id[i] == 2) lastPosition1 = position[i];
|
||||
}
|
||||
}
|
||||
}
|
||||
File diff suppressed because it is too large.
Load diff
@@ -1,12 +1,13 @@
|
||||
/* -----------------------------------------------------------------------------
|
||||
Copyright (c) 2024 Mu Shibo
|
||||
Modify by Tommy 2025.8.11
|
||||
Modify by Tommy 2025.8.11
|
||||
2025-08-16 优化了原世博开源轮足平衡逻辑,代码增加了较多备注。
|
||||
2025-08-11 增加开机自平衡站立,简化控制,通过 esp32 遥控器直接控制,无需配网。
|
||||
2025-08-16 对几种运动中倒地的极限状态进行优化,实现自平衡起身。
|
||||
2025-09-14 增加坐下和起立功能。
|
||||
2025-09-16 修复舵机发热问题。
|
||||
2025-09-19 实现向前跳跃,运动中跳跃,落地平衡功能。
|
||||
2025-09-29 将舵机标定2048位置统一为大腿与小腿碰到一起的位置
|
||||
世博开源轮足优化版-TOMMY版本项目地址: https://gitee.com/myperworld/wrobot
|
||||
----------------------------------------------------------------------------- */
|
||||
|
||||
@@ -60,16 +61,14 @@ MPU6050 mpu6050(I2Ctwo);
|
||||
#define pi 3.1415927
|
||||
|
||||
// 舵机位置限制参数
|
||||
int lastPosition0 = 2048;
|
||||
int lastPosition1 = 2048;
|
||||
#define SERVO_DEAD_ZONE 5 // 设置死区阈值 最小更新间隔(ms)
|
||||
#define LEG_HEIGHT_BASE 20 // 腿部默认高度基准值,值越小,机身越高, 实测范围 0(最高),52(最低)
|
||||
#define SERVO1_CALIBARTION 2048 // 舵机标定位置,大腿顶住小腿位置,即小车位置极限低位置
|
||||
#define SERVO2_CALIBARTION 2048 // 同上
|
||||
#define SERVO1_MIN (2048 + 12 + 8.4 * (35 - 30)) // 舵机1最低 从小车正面看右手
|
||||
#define SERVO2_MIN (2048 - 12 - 8.4 * (35 - 30)) // 舵机2最低 从小车正面看左手
|
||||
#define LEG_HEIGHT_BASE 20 // 腿部默认高度基准值,值越小,机身越高, 实测范围 -10(最高),52(最低)
|
||||
#define SERVO1_MIN 2048 // 舵机1最低位置,大腿与小腿碰到一起,从小车正面看右手边舵机
|
||||
#define SERVO2_MIN 2048 // 舵机2最低位置,大腿与小腿碰到一起, 从小车正面看左手
|
||||
#define SERVO1_MAX (2048 + 12 + 8.4 * (35 + 10)) // 舵机1最高
|
||||
#define SERVO2_MAX (2048 - 12 - 8.4 * (35 + 10)) // 舵机2最高
|
||||
int lastPosition0 = SERVO1_MIN;
|
||||
int lastPosition1 = SERVO2_MIN;
|
||||
|
||||
// LQR自平衡控制器参数
|
||||
float LQR_angle = 0;
|
||||
@@ -82,8 +81,8 @@ float gyro_control = 0;
|
||||
float speed_control = 0;
|
||||
float distance_control = 0;
|
||||
float LQR_u = 0;
|
||||
float angle_zeropoint = 5; // 5 设定默认俯仰角度,向前到正,向后倒负
|
||||
float original_angle_zeropoint = 5; // 保存原始的角度零点
|
||||
float angle_zeropoint = 8; // 5 设定默认俯仰角度,向前到正,向后倒负
|
||||
float original_angle_zeropoint = 8; // 保存原始的角度零点
|
||||
float distance_zeropoint = 0.5f; // 轮部位移零点偏置
|
||||
|
||||
// YAW轴控制数据
|
||||
@@ -168,8 +167,7 @@ void OnDataRecv(const uint8_t *mac, const uint8_t *incomingData, int len) {
|
||||
// 处理坐下/起立指令
|
||||
if (convertedbuttonR2 && robot_enabled) { // 底部左按键按下,坐下
|
||||
robot_enabled = false;
|
||||
sitting_down = true; // 标记开始坐下动作
|
||||
original_angle_zeropoint = angle_zeropoint; // 保存当前的角度零点
|
||||
sitting_down = true; // 标记开始坐下动作保存当前的角度零点
|
||||
}
|
||||
if (convertedbuttonR1 && !robot_enabled) { // 底部右按键按下,起立
|
||||
robot_enabled = true;
|
||||
@@ -204,7 +202,7 @@ void OnDataRecv(const uint8_t *mac, const uint8_t *incomingData, int len) {
|
||||
// 左右旋转
|
||||
int convertedJ2PotX = (remoteData.j2PotX - 127.5) * (100.0 / 127.5); // 转到 -100 到 100
|
||||
// 前后速度
|
||||
int convertedJ2PotY = (remoteData.j2PotY - 127.5) * (100.0 / 127.5) * -1 * 1.5; // 转到 -100 到 100 y轴取反,并且放大洗漱
|
||||
int convertedJ2PotY = (remoteData.j2PotY - 127.5) * (100.0 / 127.5) * -1 * 1.4; // 转到 -100 到 100 y轴取反,并且放大洗漱
|
||||
|
||||
|
||||
// 跳跃
|
||||
@@ -251,7 +249,7 @@ void setup()
|
||||
|
||||
// 模式1:适配遥控器模式,设置WiFi通道为6
|
||||
WiFi.mode(WIFI_STA); // 设置为STA模式
|
||||
esp_wifi_set_channel(6, WIFI_SECOND_CHAN_NONE); // 设置WiFi通道为6,为了适配遥控器模式
|
||||
esp_wifi_set_channel(6, WIFI_SECOND_CHAN_NONE); // 设置WiFi通道为6,为了适配遥控器模式
|
||||
|
||||
// 模式2:适配小车wifi热点模式
|
||||
// WiFi_SetAP(); // 打开这行注释就能开启热点模式
|
||||
@@ -279,8 +277,8 @@ void setup()
|
||||
ACC[1] = 30;
|
||||
Speed[0] = 400;
|
||||
Speed[1] = 400;
|
||||
Position[0] = SERVO1_CALIBARTION;
|
||||
Position[1] = SERVO2_CALIBARTION;
|
||||
Position[0] = SERVO1_MIN;
|
||||
Position[1] = SERVO2_MIN;
|
||||
// 舵机(ID1/ID2)以最高速度V=2400步/秒,加速度A=50(50*100步/秒^2),运行至各自的Position位置
|
||||
sms_sts.SyncWritePosEx(ID, 2, Position, Speed, ACC);
|
||||
|
||||
@@ -387,8 +385,8 @@ void loop()
|
||||
|
||||
// 当sit_counter为0时,设置舵机到最低位置
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||||
if (sit_counter == 0) {
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||||
Position[0] = SERVO1_CALIBARTION;
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||||
Position[1] = SERVO2_CALIBARTION;
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||||
Position[0] = SERVO1_MIN;
|
||||
Position[1] = SERVO2_MIN;
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||||
ACC[0] = 5;
|
||||
ACC[1] = 5;
|
||||
Speed[0] = 100;
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||||
@@ -723,27 +721,8 @@ void jump_loop()
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||||
// 跳跃,腿部以最快速度伸到最长
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||||
// if ((wrobot.dir_last == 5) && (wrobot.dir == 4) && (jump_flag == 0))
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||||
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||||
// 缩到最低,开启jump_flag计数
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||||
if ((wrobot.dir == 5) && (jump_flag == 0))
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||||
{
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||||
ACC[0] = 150;
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||||
ACC[1] = 150;
|
||||
Speed[0] = 300;
|
||||
Speed[1] = 300;
|
||||
Position[0] = SERVO1_MIN;
|
||||
Position[1] = SERVO2_MIN;
|
||||
sms_sts.SyncWritePosEx(ID, 2, Position, Speed, ACC);
|
||||
|
||||
jump_flag = 1;
|
||||
}
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||||
|
||||
if (jump_flag > 0) // 跳跃计数;
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||||
{
|
||||
jump_flag ++;
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||||
}
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||||
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||||
// 跳跃开始
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||||
if(jump_flag == 20)
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||||
if ((wrobot.dir == 5) && (jump_flag == 0))
|
||||
{
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||||
ACC[0] = 0;
|
||||
ACC[1] = 0;
|
||||
@@ -752,6 +731,13 @@ void jump_loop()
|
||||
Position[0] = SERVO1_MAX;
|
||||
Position[1] = SERVO2_MAX;
|
||||
sms_sts.SyncWritePosEx(ID, 2, Position, Speed, ACC);
|
||||
|
||||
jump_flag = 1;
|
||||
}
|
||||
|
||||
if (jump_flag > 0) // 跳跃计数;
|
||||
{
|
||||
jump_flag ++;
|
||||
}
|
||||
|
||||
// 跳跃中,腿部缩起来
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||||
@@ -761,12 +747,10 @@ void jump_loop()
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||||
ACC[1] = 0;
|
||||
Speed[0] = 0;
|
||||
Speed[1] = 0;
|
||||
Position[0] = (2048 + 12 + 8.4 * (35 - 25)); // 降低腿部高度,车重心
|
||||
Position[0] = (2048 + 12 + 8.4 * (35 - 25)); // 不能是SERVO1_MIN值,防止腿部碰撞,减号后的值越小,机身越高
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||||
Position[1] = (2048 - 12 - 8.4 * (35 - 25));
|
||||
// Position[0] = SERVO1_MIN; // 降低腿部高度,车重心
|
||||
// Position[1] = SERVO2_MIN;
|
||||
sms_sts.SyncWritePosEx(ID, 2, Position, Speed, ACC);
|
||||
|
||||
resetToDefault();
|
||||
jump_flag = 45;
|
||||
}
|
||||
|
||||
@@ -918,14 +902,14 @@ void blinkLed() {
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||||
// 重置到默认参数状态,用于自平衡起立
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||||
void resetToDefault() {
|
||||
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||||
angle_zeropoint = 5;
|
||||
original_angle_zeropoint = 5;
|
||||
angle_zeropoint = original_angle_zeropoint;
|
||||
LQR_speed = 0;
|
||||
LQR_distance = 0;
|
||||
speed_control = 0;
|
||||
distance_control = 0;
|
||||
// 需要将位移零点设置为当前位置
|
||||
distance_zeropoint = (-0.5) * (motor1.shaft_angle + motor2.shaft_angle);
|
||||
// distance_zeropoint = (-0.5) * (motor1.shaft_angle + motor2.shaft_angle);
|
||||
distance_zeropoint = 0;
|
||||
LQR_u = 0;
|
||||
|
||||
// YAW轴控制数据
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||||
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||||
@@ -0,0 +1,28 @@
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||||
; PlatformIO Project Configuration File
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;
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||||
; Build options: build flags, source filter
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||||
; Upload options: custom upload port, speed and extra flags
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||||
; Library options: dependencies, extra library storages
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||||
; Advanced options: extra scripting
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||||
;
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||||
; Please visit documentation for the other options and examples
|
||||
; https://docs.platformio.org/page/projectconf.html
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||||
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||||
[env:esp32dev]
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||||
platform = espressif32@6.10.0
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||||
board = esp32dev
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||||
framework = arduino
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||||
monitor_speed = 115200
|
||||
monitor_echo = yes
|
||||
monitor_rts = 0
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||||
monitor_dtr = 0
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||||
lib_deps = adafruit/Adafruit SSD1306@^2.5.7, h2zero/NimBLE-Arduino@^1.4.2
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||||
build_flags =
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||||
-D WIRE_SCL=15
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||||
-D WIRE_SDA=4
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||||
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||||
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||||
; 添加以下行来合并bin文件
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||||
; PlatformIO core CLI
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||||
; pio run
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||||
board_build.merge_bins = true
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||||
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