D:/esp32/platformio/shibo/Shibo-main-TOMMY/src/main.cpp
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1 parent
2b2928dbf2
commit
3160a2119f
13 files changed
+6305
-34
No files matched your search
@@ -0,0 +1,792 @@
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// Copyright (c) 2024 Mu Shibo
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// Modify by Tommy 2025.8.11
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// -----------------------------------------------------------------------------
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#include <esp_now.h>
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#include <WiFi.h>
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#include "main.h"
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/************实例定义*************/
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// 电机实例
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BLDCMotor motor1 = BLDCMotor(7);
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BLDCMotor motor2 = BLDCMotor(7);
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BLDCDriver3PWM driver1 = BLDCDriver3PWM(32, 33, 25, 22);
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BLDCDriver3PWM driver2 = BLDCDriver3PWM(26, 27, 14, 12);
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// 编码器实例
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TwoWire I2Cone = TwoWire(0);
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TwoWire I2Ctwo = TwoWire(1);
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MagneticSensorI2C sensor1 = MagneticSensorI2C(AS5600_I2C);
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MagneticSensorI2C sensor2 = MagneticSensorI2C(AS5600_I2C);
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// PID控制器实例
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PIDController pid_angle(1, 0, 0, 100000, 8); // pitch角度PID使其趋于零点
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PIDController pid_gyro(0.06, 0, 0, 100000, 8); // 角速度PID使其趋于零点
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PIDController pid_distance(0.5, 0, 0, 100000, 8);// 位移PID使其趋于零点
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PIDController pid_speed(0.7, 0, 0, 100000, 8);// 速度PID使其趋于目标速度
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PIDController pid_yaw_angle(1.0, 0, 0, 100000, 8);
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PIDController pid_yaw_gyro(0.04, 0, 0, 100000, 8);
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||||
PIDController pid_lqr_u(1, 15, 0, 100000, 8);
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PIDController pid_zeropoint(0.002, 0, 0, 100000, 4);
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PIDController pid_roll_angle(8, 0, 0, 100000, 450);
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// 低通滤波器实例
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LowPassFilter lpf_joyy(0.2);
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LowPassFilter lpf_zeropoint(0.1);
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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;
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// MPU6050实例
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MPU6050 mpu6050(I2Ctwo);
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/************参数定义*************/
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#define pi 3.1415927
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// 舵机位置限制参数
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#define SERVO1_MIN 1900 // 舵机1最低 从小车正面看右手
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#define SERVO1_MAX 2400 // 舵机1最高
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#define SERVO2_MIN 2300 // 舵机2最低 从小车正面看左手(注意大小值与舵机1是相反的)
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#define SERVO2_MAX 1800 // 舵机2最高
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// LQR自平衡控制器参数
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float LQR_angle = 0;
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float LQR_gyro = 0;
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float LQR_speed = 0;
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||||
float LQR_distance = 0;
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||||
float angle_control = 0;
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||||
float gyro_control = 0;
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||||
float speed_control = 0;
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||||
float distance_control = 0;
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||||
float LQR_u = 0;
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||||
float angle_zeropoint = 5; // 俯仰角度，向前到正，向后倒负
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||||
float distance_zeropoint = 1; // 轮部位移零点偏置
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||||
// YAW轴控制数据
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float YAW_gyro = 0;
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||||
float YAW_angle = 0;
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||||
float YAW_angle_last = 0;
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||||
float YAW_angle_total = 0;
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float YAW_angle_zero_point = -10;
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float YAW_output = 0;
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||||
// 腿部舵机控制数据
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byte ID[2];
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s16 Position[2];
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||||
u16 Speed[2];
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byte ACC[2];
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||||
// 逻辑处理标志位
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float robot_speed = 0; // 记录当前轮部转速
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float robot_speed_last = 0; // 记录上一时刻的轮部转速
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||||
int wrobot_move_stop_flag = 0; // 记录摇杆停止的标识
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int jump_flag = 0; // 跳跃时段标识
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||||
float leg_position_add = 0; // roll轴平衡控制量
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||||
// 电压检测
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uint16_t bat_check_num = 0;
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int BAT_PIN = 35; // select the input pin for the ADC
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||||
static esp_adc_cal_characteristics_t adc_chars;
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||||
static const adc1_channel_t channel = ADC1_CHANNEL_7;
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||||
static const adc_bits_width_t width = ADC_WIDTH_BIT_12;
|
||||
static const adc_atten_t atten = ADC_ATTEN_DB_11;
|
||||
static const adc_unit_t unit = ADC_UNIT_1;
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||||
|
||||
// 电量显示LED
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||||
#define LED_BAT 13
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||||
// LED闪烁控制变量
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bool blinking = false;
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unsigned long lastBlinkTime = 0;
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int blinkCount = 0;
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||||
const int BLINK_INTERVAL = 200; // 闪烁间隔(ms)
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||||
const int BLINK_TIMES = 5; // 闪烁次数
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||||
// 在参数定义部分添加障碍物检测相关变量
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||||
bool obstacleDetected = false; // 障碍物检测状态
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||||
unsigned long obstacleStartTime = 0; // 障碍物开始时间
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||||
const unsigned long OBSTACLE_DELAY = 500; // 判定为障碍物的延迟时间(毫秒)
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||||
// 在参数定义部分新增扭矩补偿相关变量
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||||
const unsigned long BOOST_DURATION = 1500; // 最大补偿时长（3秒，避免持续高负载）
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||||
unsigned long boostStartTime = 0; // 补偿开始时间
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||||
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||||
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||||
// 摇杆数据死区参数
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||||
const int deadZone = 15;
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||||
typedef struct {
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||||
byte j1PotX; // 左摇杆X (0-255)
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||||
byte j1PotY; // 左摇杆Y (0-255)
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||||
byte j2PotX; // 右摇杆X (0-255)
|
||||
byte j2PotY; // 右摇杆Y (0-255)
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||||
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
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||||
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
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||||
byte roll; //用于M5StackCore2或未来增加的陀螺仪功能
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||||
byte pitch;
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||||
bool buttonR3;
|
||||
} JoystickData;
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||||
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||||
JoystickData remoteData;
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||||
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||||
// 蓝灯爆闪
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bool lastbuttonLB = false;
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||||
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||||
// ESP-NOW接收回调函数
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||||
void OnDataRecv(const uint8_t *mac, const uint8_t *incomingData, int len) {
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||||
memcpy(&remoteData, incomingData, sizeof(remoteData));
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||||
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||||
// 摇杆输出范围0-255，转换到 -100 到 100
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// roll 左右摇摆
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||||
int convertedJ1PotX = (remoteData.j1PotX - 127.5) * (30.0 / 127.5); // 转到 -30 到 30
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||||
// 上下高度
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||||
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
|
||||
// 速度
|
||||
int convertedJ2PotY = (remoteData.j2PotY - 127.5) * (100.0 / 127.5) * -1 * 1.3; // 转到 -100 到 100 y轴取反,并且放大洗漱
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||||
|
||||
// 取反按钮值，使得默认显示 0 false，按下显示 1 true
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||||
int convertedbuttonLB = !remoteData.buttonLB; // 顶部左
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||||
int convertedbuttonRB = !remoteData.buttonRB; // 顶部右
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||||
|
||||
// 跳跃
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||||
if (convertedbuttonRB) { // 1=true，0=false
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||||
wrobot.dir = 5; // 跳跃
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||||
}else{
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||||
wrobot.dir = 4; // 不跳跃
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||||
}
|
||||
|
||||
// led蓝灯爆闪
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||||
if (lastbuttonLB && !convertedbuttonLB) {
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||||
blinkLed(); // 不能写在loop中，会阻断legloop，小车会倒下
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||||
}
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||||
// 更新上次 lastbuttonRB 的值
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||||
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()
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||||
{
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||||
Serial.begin(115200); // 通讯串口
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||||
Serial2.begin(1000000); // 腿部sts舵机
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||||
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||||
// Wifi初始化
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||||
WiFi_SetAP();
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||||
webserver.begin();
|
||||
webserver.on("/", HTTP_GET, basicWebCallback);
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||||
websocket.begin();
|
||||
websocket.onEvent(webSocketEventCallback);
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||||
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||||
// 初始化ESP-NOW
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||||
WiFi.mode(WIFI_STA); // 打开这行注释就能开启sta模式，同时默认关闭ap热点模式，省电+稳定，而且不会影响espnow通信和整体代码框架
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||||
if (esp_now_init() != ESP_OK) {
|
||||
Serial.println("Error initializing ESP-NOW");
|
||||
return;
|
||||
}
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||||
esp_now_register_recv_cb(OnDataRecv);
|
||||
|
||||
// 舵机初始化
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||||
sms_sts.pSerial = &Serial2;
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||||
ID[0] = 1;
|
||||
ID[1] = 2;
|
||||
ACC[0] = 30;
|
||||
ACC[1] = 30;
|
||||
Speed[0] = 400;
|
||||
Speed[1] = 400;
|
||||
Position[0] = 2048;
|
||||
Position[1] = 2048;
|
||||
// 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
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||||
sms_sts.SyncWritePosEx(ID, 2, Position, Speed, ACC);
|
||||
|
||||
// 电压检测
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||||
adc_calibration_init();
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||||
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
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||||
pinMode(LED_BAT, OUTPUT);
|
||||
|
||||
// 编码器设置
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||||
I2Cone.begin(19, 18, 400000UL);
|
||||
I2Ctwo.begin(23, 5, 400000UL);
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||||
sensor1.init(&I2Cone);
|
||||
sensor2.init(&I2Ctwo);
|
||||
|
||||
// mpu6050设置
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||||
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;// 扭矩控制类型 :电压作为扭矩控制的方式
|
||||
motor2.torque_controller = TorqueControlType::voltage;
|
||||
motor1.controller = MotionControlType::torque; // 运动控制类型:扭矩控制模式
|
||||
motor2.controller = MotionControlType::torque; // 扭矩控制模式
|
||||
|
||||
// monitor相关设置
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||||
motor1.useMonitoring(Serial);
|
||||
motor2.useMonitoring(Serial);
|
||||
// 电机初始化
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||||
motor1.init();
|
||||
motor1.initFOC();
|
||||
motor2.init();
|
||||
motor2.initFOC();
|
||||
|
||||
delay(500);
|
||||
}
|
||||
|
||||
void loop()
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||||
{
|
||||
|
||||
bat_check(); // 电压检测
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||||
web_loop(); // Web数据更新
|
||||
mpu6050.update(); // IMU数据更新
|
||||
lqr_balance_loop(); // lqr自平衡控制，更新LQR_u
|
||||
yaw_loop(); // yaw轴转向控制，更新YAW_output
|
||||
leg_loop(); // 腿部动作控制，控制舵机SyncWritePosEx，包括判断jump_loop
|
||||
detectObstacle(); // 障碍物检测
|
||||
|
||||
|
||||
// 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
|
||||
motor1.target = (-0.5) * (LQR_u + YAW_output);
|
||||
motor2.target = (-0.5) * (LQR_u - YAW_output);
|
||||
|
||||
// 查看角度信息, 屁股向后倒 -36度，头向前到底 45度
|
||||
// Serial.println(LQR_angle)
|
||||
|
||||
// 向后倒地 -36度，向前倒地 45度，超出这个区间，或者跳跃中，马达就不要转动了
|
||||
if(LQR_angle < -40.0f || LQR_angle > 55.0f ) {
|
||||
motor1.target = 0;
|
||||
motor2.target = 0;
|
||||
}
|
||||
|
||||
// 计算基础扭矩（原有逻辑）
|
||||
float baseTorque1 = (-0.5) * (LQR_u + YAW_output);
|
||||
float baseTorque2 = (-0.5) * (LQR_u - YAW_output);
|
||||
|
||||
// 障碍物扭矩补偿逻辑
|
||||
if (obstacleDetected) {
|
||||
// 首次进入障碍状态时记录时间
|
||||
if (boostStartTime == 0) {
|
||||
boostStartTime = millis();
|
||||
}
|
||||
|
||||
// 补偿时长未超时且机器人未严重倾斜时，应用扭矩补偿
|
||||
if (millis() - boostStartTime < BOOST_DURATION) {
|
||||
// blinkLed();
|
||||
// 叠加补偿扭矩（仅正向，因为是前进障碍）
|
||||
motor1.target = motor1.voltage_limit;
|
||||
motor2.target = motor2.voltage_limit;
|
||||
} else {
|
||||
// 超时或姿态异常时使用基础扭矩
|
||||
motor1.target = baseTorque1;
|
||||
motor2.target = baseTorque2;
|
||||
}
|
||||
} else {
|
||||
// 无障碍物时重置补偿计时器并使用基础扭矩
|
||||
boostStartTime = 0;
|
||||
motor1.target = baseTorque1;
|
||||
motor2.target = baseTorque2;
|
||||
}
|
||||
|
||||
// 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
|
||||
// angle_control , gyro_control , distance_control , speed_control : lqr 控制参数
|
||||
|
||||
// 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，正转矩会向后转
|
||||
// 编码器反馈shaft_angle角度，shaft_velocity速度
|
||||
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
|
||||
}
|
||||
|
||||
// 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;
|
||||
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)) // 轮部离地时
|
||||
{
|
||||
distance_zeropoint = LQR_distance; // 位移零点重置
|
||||
// 位移和速度控制分量被忽略
|
||||
LQR_u = angle_control + gyro_control; // 轮部离地情况下，对轮部分量不输出；反之，正常状态下完整输出平衡转矩
|
||||
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
|
||||
}
|
||||
|
||||
if (obstacleDetected) {
|
||||
// 首次进入障碍状态时记录时间
|
||||
if (boostStartTime == 0) {
|
||||
boostStartTime = millis();
|
||||
}
|
||||
|
||||
// 补偿时长未超时且机器人未严重倾斜时，应用扭矩补偿
|
||||
if (millis() - boostStartTime < BOOST_DURATION) {
|
||||
// blinkLed();
|
||||
// 叠加补偿扭矩（仅正向，因为是前进障碍）
|
||||
LQR_u = LQR_u * 10.5f;
|
||||
}
|
||||
} else {
|
||||
// 无障碍物时重置补偿计时器并使用基础扭矩
|
||||
boostStartTime = 0;
|
||||
}
|
||||
|
||||
// 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 < -36.0f || LQR_angle > 45.0f)
|
||||
{
|
||||
Position[0] = SERVO1_MIN;
|
||||
Position[1] = SERVO2_MIN;
|
||||
sms_sts.SyncWritePosEx(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] = 8;
|
||||
ACC[1] = 8;
|
||||
|
||||
// 舵机速度
|
||||
Speed[0] = 300;
|
||||
Speed[1] = 300;
|
||||
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]
|
||||
// 舵机id 1：1900（机身最矮） 2400（机身最高）2400-1900=500
|
||||
// 舵机id 2：2300（机身最矮） 1800（机身最高）2300-1800=500
|
||||
// 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
|
||||
Position[0] = 2048 + 12 + 8.4 * (left_height - 32) - leg_position_add;
|
||||
Position[1] = 2048 - 12 - 8.4 * (right_height - 32) - leg_position_add;
|
||||
// Position[0] = 2048 + 12 + 8.4 * (left_height - 52) - leg_position_add; // -52 机身下降20
|
||||
// Position[1] = 2048 - 12 - 8.4 * (right_height - 52) - leg_position_add;
|
||||
// Position[0] = 2048 + 12 + 8.4 * (left_height - 0) - leg_position_add; // 不减32 机身高度默认抬高32
|
||||
// Position[1] = 2048 - 12 - 8.4 * (right_height - 0) - leg_position_add;
|
||||
|
||||
// Serial.print("left_height: ");
|
||||
// Serial.print(left_height);
|
||||
// Serial.print(", right_height: ");
|
||||
// Serial.print(right_height);
|
||||
// Serial.print(", leg_position_add: ");
|
||||
// Serial.println(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;
|
||||
|
||||
sms_sts.SyncWritePosEx(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))
|
||||
{ // 跳跃开始
|
||||
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);
|
||||
|
||||
jump_flag = 1;
|
||||
}
|
||||
if (jump_flag > 0) // 跳跃中，腿部缩起来，等待30帧，对应上面设置 jump_flag = 1;
|
||||
{
|
||||
jump_flag++;
|
||||
if ((jump_flag > 30) && (jump_flag < 35))
|
||||
{
|
||||
ACC[0] = 0;
|
||||
ACC[1] = 0;
|
||||
Speed[0] = 0;
|
||||
Speed[1] = 0;
|
||||
Position[0] = 2048 + 12 + 8.4 * (35 - 32); // 降低腿部高度，即车重心
|
||||
Position[1] = 2048 - 12 - 8.4 * (35 - 32);
|
||||
sms_sts.SyncWritePosEx(ID, 2, Position, Speed, ACC);
|
||||
|
||||
jump_flag = 40;
|
||||
}
|
||||
if (jump_flag > 200)
|
||||
{
|
||||
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 * 0.008; // 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();
|
||||
YAW_gyro = (float)mpu6050.getGyroZ();
|
||||
|
||||
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(不适用for语气，非阻塞)
|
||||
void blinkLed() {
|
||||
unsigned long currentTime = millis();
|
||||
if (currentTime - lastBlinkTime > BLINK_INTERVAL) {
|
||||
lastBlinkTime = currentTime;
|
||||
digitalWrite(LED_BAT, !digitalRead(LED_BAT)); // 切换LED状态
|
||||
|
||||
if (++blinkCount >= BLINK_TIMES * 2) { // 每次闪烁包含开和关
|
||||
blinking = false;
|
||||
digitalWrite(LED_BAT, LOW); // 结束闪烁后保持熄灭
|
||||
}
|
||||
}
|
||||
}
|
||||
|
||||
// 障碍物检测函数
|
||||
void detectObstacle() {
|
||||
// 条件1: 有前进指令(joyy > 0)且超过死区
|
||||
// 条件2: 实际速度很低(接近零)
|
||||
// 条件3: 不在跳跃状态
|
||||
bool hasForwardCommand = (wrobot.joyy > deadZone);
|
||||
bool isAlmostStopped = (abs(LQR_speed) < 1.0);
|
||||
bool notJumping = (jump_flag == 0);
|
||||
bool fallAngle = (LQR_angle > 5.0f || LQR_angle < 40.0f);
|
||||
|
||||
if (hasForwardCommand && isAlmostStopped && notJumping && fallAngle) {
|
||||
// 如果符合条件且尚未计时，记录开始时间
|
||||
if (obstacleStartTime == 0) {
|
||||
obstacleStartTime = millis();
|
||||
}
|
||||
// 如果持续时间超过阈值，判定为遇到障碍物
|
||||
else if (millis() - obstacleStartTime > OBSTACLE_DELAY) {
|
||||
obstacleDetected = true;
|
||||
// blinkLed();
|
||||
}
|
||||
} else {
|
||||
// 不符合条件，重置状态
|
||||
obstacleDetected = false;
|
||||
obstacleStartTime = 0;
|
||||
}
|
||||
}
|
||||
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