稳定版

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myperworld committed 2025-08-23 07:45:07 +08:00
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+2241 -123

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-2
View File
@@ -10,8 +10,6 @@
2025-08-16 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。 对几种运动中倒地的极限状态进行优化,实现自平衡起身。
2025-08-17
优化跳跃功能,可以支持连续跳跃,不倒地。
世博开源轮足优化版-TOMMY版本项目地址: 世博开源轮足优化版-TOMMY版本项目地址:
https://gitee.com/myperworld/wrobot https://gitee.com/myperworld/wrobot
+4 -1
View File
@@ -12,8 +12,11 @@
platform = espressif32 platform = espressif32
board = esp32dev board = esp32dev
framework = arduino framework = arduino
monitor_speed = 115200 monitor_speed = 115200
monitor_echo = yes monitor_echo = yes
monitor_rts = 0 monitor_rts = 0
monitor_dtr = 0 monitor_dtr = 0
lib_deps = adafruit/Adafruit SSD1306@^2.5.7
build_flags =
-D WIRE_SCL=15
-D WIRE_SDA=4
+54 -79
View File
@@ -69,8 +69,8 @@ float gyro_control = 0;
float speed_control = 0; float speed_control = 0;
float distance_control = 0; float distance_control = 0;
float LQR_u = 0; float LQR_u = 0;
float angle_zeropoint = 5; // 设定默认俯仰角度,向前到正,向后倒负 float angle_zeropoint = 5; // 5 设定默认俯仰角度,向前到正,向后倒负
float distance_zeropoint = 1; // 轮部位移零点偏置 float distance_zeropoint = 0.5f; // 轮部位移零点偏置
// YAW轴控制数据 // YAW轴控制数据
float YAW_gyro = 0; float YAW_gyro = 0;
@@ -138,15 +138,6 @@ bool lastbuttonLB = false;
void OnDataRecv(const uint8_t *mac, const uint8_t *incomingData, int len) { void OnDataRecv(const uint8_t *mac, const uint8_t *incomingData, int len) {
memcpy(&remoteData, incomingData, sizeof(remoteData)); memcpy(&remoteData, incomingData, sizeof(remoteData));
// 跳跃状态不接受指令
if(jump_flag > 0){
wrobot.dir = 4; // 不跳跃
wrobot.joyx = 0;
wrobot.joyy = 0;
wrobot.roll = 0;
return;
}
// 摇杆输出范围0-255,转换到 -100 到 100 // 摇杆输出范围0-255,转换到 -100 到 100
// roll 左右摇摆 // roll 左右摇摆
int convertedJ1PotX = (remoteData.j1PotX - 127.5) * (30.0 / 127.5); // 转到 -30 到 30 int convertedJ1PotX = (remoteData.j1PotX - 127.5) * (30.0 / 127.5); // 转到 -30 到 30
@@ -160,8 +151,6 @@ void OnDataRecv(const uint8_t *mac, const uint8_t *incomingData, int len) {
// 取反按钮值,使得默认显示 0 false,按下显示 1 true // 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 convertedbuttonLB = !remoteData.buttonLB; // 顶部左
int convertedbuttonRB = !remoteData.buttonRB; // 顶部右 int convertedbuttonRB = !remoteData.buttonRB; // 顶部右
// int convertedbuttonR1 = !remoteData.buttonR1; // 底部右
// int convertedbuttonR2 = !remoteData.buttonR2; // 底部左
// 跳跃 // 跳跃
if (convertedbuttonRB) { // 1=true,0=false if (convertedbuttonRB) { // 1=true,0=false
@@ -169,7 +158,6 @@ void OnDataRecv(const uint8_t *mac, const uint8_t *incomingData, int len) {
}else{ }else{
wrobot.dir = 4; // 不跳跃 wrobot.dir = 4; // 不跳跃
} }
// Serial.print(convertedbuttonRB);
// led蓝灯爆闪 // led蓝灯爆闪
if (lastbuttonLB && !convertedbuttonLB) { if (lastbuttonLB && !convertedbuttonLB) {
@@ -229,10 +217,10 @@ void setup()
ACC[1] = 30; ACC[1] = 30;
Speed[0] = 400; Speed[0] = 400;
Speed[1] = 400; Speed[1] = 400;
// Position[0] = 2048; Position[0] = 2048;
// Position[1] = 2048; Position[1] = 2048;
Position[0] = SERVO1_MIN; // Position[0] = SERVO1_MIN;
Position[1] = SERVO2_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 // 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); sms_sts.SyncWritePosEx(ID, 2, Position, Speed, ACC);
@@ -296,43 +284,56 @@ void setup()
motor2.initFOC(); motor2.initFOC();
resetToDefault(); // 重置到默认参数状态 resetToDefault(); // 重置到默认参数状态
delay(500); delay(500);
} }
void loop() void loop()
{ {
bat_check(); // 电压检测 bat_check(); // 电压检测 <1ms
web_loop(); // Web数据更新 web_loop(); // Web数据更新 <2ms
mpu6050.update(); // IMU数据更新 mpu6050.update(); // IMU数据更新 <1ms
lqr_balance_loop(); // lqr自平衡控制,更新LQR_u 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 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 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 // 记录上一次的遥控数据数据
wrobot.dir_last = wrobot.dir; wrobot.dir_last = wrobot.dir;
wrobot.joyx_last = wrobot.joyx; wrobot.joyx_last = wrobot.joyx;
wrobot.joyy_last = wrobot.joyy; wrobot.joyy_last = wrobot.joyy;
// 将自平衡计算输出转矩赋给电机 /* 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, 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 motor1.target = (-0.5) * (LQR_u + YAW_output); // 负数小车向前,正数小车向后,取
motor2.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 -33~-34度,舵机2048的时候-42度,头向前到底 75度,完全垂直88度 // 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); // Serial.println(LQR_angle);
// 检测跳跃状态
// if(jump_flag>0){
// Serial.println(jump_flag);
// }
// 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 // 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++;
// loopCounter作用:在刚开机的800次loop循环,不能进入resetToDefault()函数 // 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
// resetToDefaultCounter作用:防止小车倒地后某个角度,陷入循环,motor.target一直等于0,就躺地上不动了 // 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) { if ((LQR_angle < -35.0f || LQR_angle > 70.0f ) && loopCounter > 800 && resetToDefaultCounter < 130) {
resetToDefault(); resetToDefault();
resetToDefaultCounter++; resetToDefaultCounter++;
motor1.target = 0; motor1.target = 0;
@@ -346,9 +347,13 @@ void loop()
// target目标电压 0~8V, 0为不转, 8为最大转速 // target目标电压 0~8V, 0为不转, 8为最大转速
// Serial.print("LQR_angle:"); // Serial.print("LQR_angle:");
// Serial.print(LQR_angle); // Serial.println(LQR_angle);
// Serial.print(",motor1.target:"); // // Serial.print(",loopCounter:");
// Serial.print(motor1.target); // // Serial.print(loopCounter);
// Serial.print(",resetToDefaultCounter:");
// Serial.print(resetToDefaultCounter);
// // Serial.print(",motor1.target:");
// // Serial.print(motor1.target);
// Serial.print(",motor2.target:"); // Serial.print(",motor2.target:");
// Serial.println(motor2.target); // Serial.println(motor2.target);
@@ -360,8 +365,6 @@ void loop()
motor1.move(); motor1.move();
motor2.move(); motor2.move();
jump_loop(); // 跳跃控制
} // loop() } // loop()
// lqr自平衡控制 // lqr自平衡控制
@@ -379,31 +382,9 @@ void lqr_balance_loop()
// + LQR_k4*LQR_speed; // + 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 // 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
LQR_u 越大,电机输出的转矩越大,电机向后转,默认0-8V // 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
LQR_u = angle_control + gyro_control + distance_control + speed_control
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
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
*/
// 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 // 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_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_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
@@ -515,6 +496,8 @@ void leg_loop()
return; // 跳过后续控制 return; // 跳过后续控制
} }
jump_loop();
if (jump_flag == 0) // 不处于跳跃状态 if (jump_flag == 0) // 不处于跳跃状态
{ {
// 舵机加速度 // 舵机加速度
@@ -589,9 +572,8 @@ void leg_loop()
void jump_loop() 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 { // 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 // 跳跃,腿部以最快速度伸到最长
if ((wrobot.dir == 5) && (jump_flag == 0)) if ((wrobot.dir_last == 5) && (wrobot.dir == 4) && (jump_flag == 0))
{ {
// 跳跃开始 // 跳跃开始
ACC[0] = 0; ACC[0] = 0;
ACC[1] = 0; ACC[1] = 0;
@@ -614,10 +596,8 @@ void jump_loop()
ACC[1] = 0; ACC[1] = 0;
Speed[0] = 0; Speed[0] = 0;
Speed[1] = 0; Speed[1] = 0;
// Position[0] = 2048 + 12 + 8.4 * (35 - 32); // 降低腿部高度,即车重心 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); Position[1] = 2048 - 12 - 8.4 * (35 - 32);
Position[0] = SERVO1_MIN + 150; // 收缩腿
Position[1] = SERVO2_MIN - 150;
sms_sts.SyncWritePosEx(ID, 2, Position, Speed, ACC); sms_sts.SyncWritePosEx(ID, 2, Position, Speed, ACC);
jump_flag = 40; jump_flag = 40;
@@ -768,18 +748,14 @@ void blinkLed() {
// 重置到默认参数状态,用于自平衡起立 // 重置到默认参数状态,用于自平衡起立
void resetToDefault() { void resetToDefault() {
// LQR自平衡控制器参数
LQR_angle = 0;
LQR_gyro = 0;
angle_control = 0;
gyro_control = 0;
angle_zeropoint = 5; angle_zeropoint = 5;
LQR_speed = 0; LQR_speed = 0;
LQR_distance = 0; LQR_distance = 0;
speed_control = 0; speed_control = 0;
distance_control = 0; distance_control = 0;
distance_zeropoint = 1; distance_zeropoint = 0.5f;
LQR_u = 0; LQR_u = 0;
// YAW轴控制数据 // YAW轴控制数据
@@ -799,6 +775,5 @@ void resetToDefault() {
pid_lqr_u.error_prev = 0; pid_lqr_u.error_prev = 0;
} }
+804
View File
@@ -0,0 +1,804 @@
// -----------------------------------------------------------------------------
// Copyright (c) 2024 Mu Shibo
// Modify by Tommy 2025.8.11
// -----------------------------------------------------------------------------
#include <esp_now.h>
#include <WiFi.h>
#include "main.h"
/************实例定义*************/
// 电机实例
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);
// WebServer实例
WebServer webserver; // server服务器
WebSocketsServer websocket = WebSocketsServer(81); // 定义一个webSocket服务器来处理客户发送的消息
RobotProtocol rp(20);
// STS舵机实例
SMS_STS sms_sts;
// MPU6050实例
MPU6050 mpu6050(I2Ctwo);
/************参数定义*************/
#define pi 3.1415927
// 舵机位置限制参数
#define SERVO1_MIN 1900 // 舵机1最低 从小车正面看右手
#define SERVO1_MAX 2400 // 舵机1最高
#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)
#define SERVO2_MAX 1800 // 舵机2最高
#define LEG_HEIGHT_BASE 32 // 腿部默认高度基准值
// LQR自平衡控制器参数
float LQR_angle = 0;
float LQR_gyro = 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; // 设定默认俯仰角度,向前到正,向后倒负
float distance_zeropoint = 1; // 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
byte ID[2];
s16 Position[2];
u16 Speed[2];
byte ACC[2];
// 逻辑处理标志位
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
uint16_t bat_check_num = 0;
int BAT_PIN = 35; // select the input pin for the ADC
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_11;
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
const int deadZone = 15;
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; //用于M5StackCore2或未来增加的陀螺仪功能
byte pitch;
bool buttonR3;
} 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));
// 跳跃状态不接受指令
if(jump_flag > 0){
wrobot.dir = 4; // 不跳跃
wrobot.joyx = 0;
wrobot.joyy = 0;
wrobot.roll = 0;
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
// 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
// int convertedbuttonR2 = !remoteData.buttonR2; // 底部左
// 跳跃
if (convertedbuttonRB) { // 1=true,0=false
wrobot.dir = 5; // 跳跃
}else{
wrobot.dir = 4; // 不跳跃
}
// Serial.print(convertedbuttonRB);
// led蓝灯爆闪
if (lastbuttonLB && !convertedbuttonLB) {
blinkLed(); // 不能写在loop中,会阻断legloop,小车会倒下
}
// 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
// Wifi初始化
WiFi_SetAP();
webserver.begin();
webserver.on("/", HTTP_GET, basicWebCallback);
websocket.begin();
websocket.onEvent(webSocketEventCallback);
// 初始化ESP-NOW
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
if (esp_now_init() != ESP_OK) {
Serial.println("Error initializing ESP-NOW");
return;
}
esp_now_register_recv_cb(OnDataRecv);
// 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] = 2048;
// Position[1] = 2048;
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()
{
bat_check(); // 电压检测
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
// 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,
motor1.target = (-0.5) * (LQR_u + YAW_output); // 负数小车向前,正数小车向后,取
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);
// 检测跳跃状态
// if(jump_flag>0){
// Serial.println(jump_flag);
// }
// 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:在刚开机的800次loop循环,不能进入resetToDefault()函数
// resetToDefaultCounter作用:防止小车倒地后某个角度,陷入循环,motor.target一直等于0,就躺地上不动了
if ((LQR_angle < -35.0f || LQR_angle > 70.0f )&& loopCounter > 800 && resetToDefaultCounter < 130) {
resetToDefault();
resetToDefaultCounter++;
motor1.target = 0;
motor2.target = 0;
// Serial.println("resetToDefault");
}
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.print(LQR_angle);
// Serial.print(",motor1.target:");
// Serial.print(motor1.target);
// Serial.print(",motor2.target:");
// Serial.println(motor2.target);
// 迭代计算FOC相电压
motor1.loopFOC();
motor2.loopFOC();
// 设置轮部电机输出
motor1.move();
motor2.move();
jump_loop(); // 跳跃控制
} // 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
/*
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
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
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
*/
// 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
}
// 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))
{
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;
sms_sts.SyncWritePosEx(ID, 2, Position, Speed, ACC);
return; // 跳过后续控制
}
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
// 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;
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 == 5) && (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);
Position[0] = SERVO1_MIN + 150; // 收缩腿
Position[1] = SERVO2_MIN - 150;
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 * 0.01; // 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();
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() {
// LQR自平衡控制器参数
LQR_angle = 0;
LQR_gyro = 0;
angle_control = 0;
gyro_control = 0;
angle_zeropoint = 5;
LQR_speed = 0;
LQR_distance = 0;
speed_control = 0;
distance_control = 0;
distance_zeropoint = 1;
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;
}
+792
View File
@@ -0,0 +1,792 @@
// -----------------------------------------------------------------------------
// Copyright (c) 2024 Mu Shibo
// Modify by Tommy 2025.8.11
// -----------------------------------------------------------------------------
#include <esp_now.h>
#include <WiFi.h>
#include "main.h"
/************实例定义*************/
// 电机实例
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);
// WebServer实例
WebServer webserver; // server服务器
WebSocketsServer websocket = WebSocketsServer(81); // 定义一个webSocket服务器来处理客户发送的消息
RobotProtocol rp(20);
// STS舵机实例
SMS_STS sms_sts;
// MPU6050实例
MPU6050 mpu6050(I2Ctwo);
/************参数定义*************/
#define pi 3.1415927
// 舵机位置限制参数
#define SERVO1_MIN 1900 // 舵机1最低 从小车正面看右手
#define SERVO1_MAX 2400 // 舵机1最高
#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)
#define SERVO2_MAX 1800 // 舵机2最高
// LQR自平衡控制器参数
float LQR_angle = 0;
float LQR_gyro = 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; // 俯仰角度,向前到正,向后倒负
float distance_zeropoint = 1; // 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
byte ID[2];
s16 Position[2];
u16 Speed[2];
byte ACC[2];
// 逻辑处理标志位
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
uint16_t bat_check_num = 0;
int BAT_PIN = 35; // select the input pin for the ADC
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_11;
static const adc_unit_t unit = ADC_UNIT_1;
// 电量显示LED
#define LED_BAT 13
// LED闪烁控制变量
bool blinking = false;
unsigned long lastBlinkTime = 0;
int blinkCount = 0;
const int BLINK_INTERVAL = 200; // 闪烁间隔(ms)
const int BLINK_TIMES = 5; // 闪烁次数
// 在参数定义部分添加障碍物检测相关变量
bool obstacleDetected = false; // 障碍物检测状态
unsigned long obstacleStartTime = 0; // 障碍物开始时间
const unsigned long OBSTACLE_DELAY = 500; // 判定为障碍物的延迟时间(毫秒)
// 在参数定义部分新增扭矩补偿相关变量
const unsigned long BOOST_DURATION = 1500; // 最大补偿时长(3秒,避免持续高负载)
unsigned long boostStartTime = 0; // 补偿开始时间
// 摇杆数据死区参数
const int deadZone = 15;
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; //用于M5StackCore2或未来增加的陀螺仪功能
byte pitch;
bool buttonR3;
} 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));
// 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
// 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
// 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
// 跳跃
if (convertedbuttonRB) { // 1=true,0=false
wrobot.dir = 5; // 跳跃
}else{
wrobot.dir = 4; // 不跳跃
}
// led蓝灯爆闪
if (lastbuttonLB && !convertedbuttonLB) {
blinkLed(); // 不能写在loop中,会阻断legloop,小车会倒下
}
// 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
// Wifi初始化
WiFi_SetAP();
webserver.begin();
webserver.on("/", HTTP_GET, basicWebCallback);
websocket.begin();
websocket.onEvent(webSocketEventCallback);
// 初始化ESP-NOW
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
if (esp_now_init() != ESP_OK) {
Serial.println("Error initializing ESP-NOW");
return;
}
esp_now_register_recv_cb(OnDataRecv);
// 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] = 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
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
motor1.useMonitoring(Serial);
motor2.useMonitoring(Serial);
// 电机初始化
motor1.init();
motor1.initFOC();
motor2.init();
motor2.initFOC();
delay(500);
}
void loop()
{
bat_check(); // 电压检测
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;
}
}
+38 -41
View File
@@ -151,16 +151,6 @@ void OnDataRecv(const uint8_t *mac, const uint8_t *incomingData, int len) {
// 取反按钮值,使得默认显示 0 false,按下显示 1 true // 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 convertedbuttonLB = !remoteData.buttonLB; // 顶部左
int convertedbuttonRB = !remoteData.buttonRB; // 顶部右 int convertedbuttonRB = !remoteData.buttonRB; // 顶部右
int convertedbuttonR1 = !remoteData.buttonR1; // 底部右
int convertedbuttonR2 = !remoteData.buttonR2; // 底部左
// 改变倾角
// if(convertedbuttonR1){
// angle_zeropoint++;
// }
// if(convertedbuttonR2){
// angle_zeropoint--;
// }
// 跳跃 // 跳跃
if (convertedbuttonRB) { // 1=true,0=false if (convertedbuttonRB) { // 1=true,0=false
@@ -312,20 +302,37 @@ void loop()
wrobot.joyx_last = wrobot.joyx; wrobot.joyx_last = wrobot.joyx;
wrobot.joyy_last = wrobot.joyy; wrobot.joyy_last = wrobot.joyy;
// 将自平衡计算输出转矩赋给电机 /* 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, 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 motor1.target = (-0.5) * (LQR_u + YAW_output); // 负数小车向前,正数小车向后,取
motor2.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 -33~-34度,舵机2048的时候-42度,头向前到底 75度,完全垂直88度 // 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); // Serial.println(LQR_angle);
Serial.println(angle_zeropoint);
// 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 // 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++;
// loopCounter作用:在刚开机的800次loop循环,不能进入resetToDefault()函数 // 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
// resetToDefaultCounter作用:防止小车倒地后某个角度,陷入循环,motor.target一直等于0,就躺地上不动了 // 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) { if ((LQR_angle < -35.0f || LQR_angle > 70.0f ) && loopCounter > 800 && resetToDefaultCounter < 130) {
resetToDefault(); resetToDefault();
resetToDefaultCounter++; resetToDefaultCounter++;
motor1.target = 0; motor1.target = 0;
@@ -369,31 +376,9 @@ void lqr_balance_loop()
// + LQR_k4*LQR_speed; // + 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 // 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
LQR_u 越大,电机输出的转矩越大,电机向后转,默认0-8V // 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
LQR_u = angle_control + gyro_control + distance_control + speed_control
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
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
*/
// 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 // 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_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_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
@@ -583,6 +568,14 @@ void jump_loop()
// 跳跃,腿部以最快速度伸到最长 // 跳跃,腿部以最快速度伸到最长
if ((wrobot.dir_last == 5) && (wrobot.dir == 4) && (jump_flag == 0)) if ((wrobot.dir_last == 5) && (wrobot.dir == 4) && (jump_flag == 0))
{ {
// 设定最大正向电压(快速加速)
// motor1.target = -8.0f;
// motor2.target = -8.0f;
// motor1.loopFOC();
// motor2.loopFOC();
// motor1.move();
// motor2.move();
// delay(50); // 缩短加速时间(50ms足够获得初速度)
// 跳跃开始 // 跳跃开始
ACC[0] = 0; ACC[0] = 0;
@@ -600,6 +593,10 @@ void jump_loop()
{ {
jump_flag++; jump_flag++;
// if (jump_flag == 25) { // 跳跃上升阶段停止轮子转动
// motor1.target = 0;
// motor2.target = 0;
// }
if ((jump_flag > 30) && (jump_flag < 35)) if ((jump_flag > 30) && (jump_flag < 35))
{ {
+549
View File
@@ -0,0 +1,549 @@
<!DOCTYPE html>
<html lang="en">
<head>
<meta charset="UTF-8">
<meta name="viewport" content="width=device-width, initial-scale=1.0">
<title>控制器</title>
<style>
*{box-sizing:border-box;margin:0;padding:0}
body{display:flex;flex-direction:column;align-items:center;justify-content:center;min-height:100vh;background-color:#fff;font-family:'Segoe UI',Arial,sans-serif;padding:20px}
.page-title{color:#333;margin-bottom:20px;text-align:center;font-weight:600;font-size:1.5rem}
/* 摇杆容器 - 关键修改:使用flex-wrap并设置固定间距 */
.joysticks-container{
display:flex;
gap:15px; /* 摇杆之间的间距 */
align-items:center;
justify-content:center;
flex-wrap:wrap; /* 允许换行 */
width:100%;
max-width:1200px;
padding:10px 0;
}
/* 滚动条美化 */
.joysticks-container::-webkit-scrollbar{height:6px;}
.joysticks-container::-webkit-scrollbar-thumb{background-color:#4a90e2;border-radius:3px;}
.joysticks-container::-webkit-scrollbar-track{background-color:#f1f1f1;border-radius:3px;}
/* 摇杆项 - 关键修改:固定为50%宽度(减去间距) */
.joystick-item{
display:flex;
flex-direction:column;
align-items:center;
gap:10px;
width:calc(50% - 10px); /* 50%宽度减去一半间距 */
min-width:unset; /* 移除最小宽度限制 */
padding:0 5px;
}
.joystick-label{
color:#333;
font-weight:500;
font-size:14px;
text-align:center;
padding:3px 8px;
border-radius:4px;
background-color:rgba(255,255,255,.8);
white-space:nowrap;
}
.joystick-wrapper{
display:flex;
position:relative;
width:100%; /* 占满父容器宽度 */
justify-content:center;
}
.joystick-wrapper.vertical{flex-direction:column;align-items:center;}
.joystick-wrapper.horizontal{flex-direction:row;align-items:center;}
.joystick-track{
position:relative;
border:2px solid #4a90e2;
border-radius:30px;
overflow:hidden;
}
.joystick-track:hover{box-shadow:0 6px 16px rgba(0,0,0,.15);}
/* 轨道尺寸 - 水平轨道占满50%屏幕宽度,垂直轨道固定宽度 */
.joystick-track.vertical{width:60px;height:300px;}
.joystick-track.horizontal{width:100%;max-width:300px;height:60px;}
.joystick-handle{
position:absolute;
width:50px;
height:50px;
background-color:#4a90e2;
border-radius:50%;
cursor:grab;
transition:transform .1s ease-out,background-color .2s ease;
user-select:none;
-webkit-user-select:none;
border:2px solid rgba(255,255,255,.7);
display:flex;
align-items:center;
justify-content:center;
color:white;
font-weight:600;
font-size:14px;
}
.joystick-handle:active{
cursor:grabbing;
background-color:#357abd;
transform:scale(.95);
}
.joystick-wrapper.vertical .joystick-handle{left:5px;top:125px;}
.joystick-wrapper.horizontal .joystick-handle{left:calc(50% - 25px);top:5px;} /* 水平居中 */
.usage-info{
margin-top:30px;
color:#666;
font-size:14px;
text-align:center;
max-width:600px;
line-height:1.5;
}
/* 平板设备适配 */
@media (max-width:1024px){
.joystick-track.vertical{width:50px;height:250px;}
.joystick-track.horizontal{height:50px;}
.joystick-handle{width:40px;height:40px;font-size:12px;}
.joystick-wrapper.vertical .joystick-handle{left:5px;top:105px;}
.joystick-wrapper.horizontal .joystick-handle{left:calc(50% - 20px);top:5px;}
}
/* 手机设备适配 - 确保2个一行 */
@media (max-width:768px){
body{padding:10px 5px;}
.page-title{margin-bottom:15px;font-size:1.2rem;}
.joysticks-container{gap:10px;}
.joystick-item{width:calc(50% - 5px);} /* 调整间距计算 */
.joystick-track.vertical{width:45px;height:200px;}
.joystick-handle{width:35px;height:35px;font-size:12px;}
.joystick-wrapper.vertical .joystick-handle{left:5px;top:82.5px;}
.joystick-wrapper.horizontal .joystick-handle{left:calc(50% - 17.5px);top:5px;}
}
/* 小屏手机额外适配 */
@media (max-width:375px){
.joystick-track.vertical{width:40px;height:180px;}
.joystick-handle{width:30px;height:30px;font-size:11px;}
.joystick-wrapper.vertical .joystick-handle{left:5px;top:75px;}
.joystick-wrapper.horizontal .joystick-handle{left:calc(50% - 15px);top:5px;}
.joystick-label{font-size:12px;}
}
.button-container {
display: flex;
gap: 50px;
margin-bottom: 20px;
width: 100%;
justify-content: center;
}
.control-btn {
padding: 12px 24px;
background: #fff;
color: #2196F3;
border: 2px solid #2196F3;
border-radius: 6px;
cursor: pointer;
transition: all 0.3s;
}
.control-btn:active {
background-color: #2196F3;
color: white;
}
.connection-status {
margin-bottom: 15px;
padding: 6px 12px;
border-radius: 4px;
font-weight: 500;
font-size: 14px;
}
.status-connected {
background-color: #e8f5e9;
color: #2e7d32;
}
.status-disconnected {
background-color: #ffebee;
color: #c62828;
}
</style>
</head>
<body onload="socket_init()">
<h1 class="page-title">控制器</h1>
<div class="connection-status status-disconnected" id="connectionStatus">未连接</div>
<div class="button-container">
<button class="control-btn" id="blink">blink</button>
<button class="control-btn" id="dir">jump</button>
</div>
<div class="joysticks-container">
<!-- 第一行第一个:水平摇杆 -->
<div class="joystick-item">
<div class="joystick-label">摇摆</div>
<div id="roll" class="joystick-wrapper horizontal"></div>
</div>
<!-- 第一行第二个:水平摇杆 -->
<div class="joystick-item">
<div class="joystick-label">左右</div>
<div id="joy_x" class="joystick-wrapper horizontal"></div>
</div>
<!-- 第二行第一个:垂直摇杆 -->
<div class="joystick-item">
<div class="joystick-label">高度</div>
<div id="height" class="joystick-wrapper vertical"></div>
</div>
<!-- 第二行第二个:垂直摇杆 -->
<div class="joystick-item">
<div class="joystick-label">前后</div>
<div id="joy_y" class="joystick-wrapper vertical"></div>
</div>
</div>
<script>
var socket; // WebSocket实例
var isConnected = false; // 连接状态
// 更新连接状态显示
function updateConnectionStatus(connected) {
isConnected = connected;
const statusElement = document.getElementById('connectionStatus');
if (connected) {
statusElement.textContent = '已连接';
statusElement.className = 'connection-status status-connected';
} else {
statusElement.textContent = '未连接';
statusElement.className = 'connection-status status-disconnected';
}
}
// 初始化WebSocket连接
function socket_init() {
try {
// 根据环境选择合适的连接方式
const wsProtocol = window.location.protocol === 'https:' ? 'wss:' : 'ws:';
socket = new WebSocket(wsProtocol + '//' + window.location.hostname + ':81/');
// 连接成功事件
socket.onopen = function() {
console.log('WebSocket连接已建立');
updateConnectionStatus(true);
};
// 接收消息事件
socket.onmessage = function(event) {
console.log('收到消息:', event.data);
// 可以在这里处理从服务器返回的消息
};
// 连接关闭事件
socket.onclose = function() {
console.log('WebSocket连接已关闭');
updateConnectionStatus(false);
// 尝试重连
setTimeout(socket_init, 3000);
};
// 错误事件
socket.onerror = function(error) {
console.error('WebSocket错误:', error);
updateConnectionStatus(false);
};
} catch (e) {
console.error('WebSocket初始化失败:', e);
updateConnectionStatus(false);
// 重试连接
setTimeout(socket_init, 3000);
}
}
// 摇杆控制器类
class Joystick {
constructor(containerId, direction = 'vertical', min = -100, max = 100) {
this.container = document.getElementById(containerId);
this.direction = direction;
this.id = containerId;
this.isDragging = false;
this.startPos = 0;
this.currentPos = 0;
this.centerPos = 0;
this.min = min;
this.max = max;
this.range = max - min;
this.createElements();
this.handle = this.container.querySelector('.joystick-handle');
this.track = this.container.querySelector('.joystick-track');
this.initDimensions();
this.bindEvents();
this.setHandlePosition(this.centerPos);
}
createElements() {
const track = document.createElement('div');
track.className = `joystick-track ${this.direction}`;
const handle = document.createElement('div');
handle.className = 'joystick-handle';
handle.textContent = '0';
track.appendChild(handle);
this.container.appendChild(track);
}
initDimensions() {
if (this.direction === 'vertical') {
this.trackSize = this.track.offsetHeight;
this.handleSize = this.handle.offsetHeight;
this.centerPos = (this.trackSize - this.handleSize) / 2;
} else {
this.trackSize = this.track.offsetWidth;
this.handleSize = this.handle.offsetWidth;
this.centerPos = (this.trackSize - this.handleSize) / 2;
}
}
clamp(value, min, max) {
return Math.min(Math.max(value, min), max);
}
updateValue(position) {
const offset = this.direction === 'vertical'
? this.centerPos - position
: position - this.centerPos;
const rawPercentage = (offset / this.centerPos) * 100;
const rawValue = this.clamp(Math.round(rawPercentage), -100, 100);
const mappedValue = Math.round(
((rawValue + 100) / 200) * this.range + this.min
);
this.handle.textContent = mappedValue;
this.dispatchValueChange({raw: rawValue, mapped: mappedValue});
}
dispatchValueChange({raw, mapped}) {
const event = new CustomEvent('valuechange', {
detail: {
rawValue: raw,
mappedValue: mapped,
id: this.id,
joystick: this
},
bubbles: true
});
this.container.dispatchEvent(event);
}
setHandlePosition(pos) {
const minPos = 0;
const maxPos = this.trackSize - this.handleSize;
const constrainedPos = this.clamp(pos, minPos, maxPos);
if (this.direction === 'vertical') {
this.handle.style.top = `${constrainedPos}px`;
} else {
this.handle.style.left = `${constrainedPos}px`;
}
this.updateValue(constrainedPos);
}
returnToCenter() {
if (!this.isDragging) {
const currentPosition = parseFloat(
this.direction === 'vertical'
? this.handle.style.top
: this.handle.style.left
) || this.centerPos;
const distance = this.centerPos - currentPosition;
if (Math.abs(distance) < 1) {
this.setHandlePosition(this.centerPos);
return;
}
const step = distance * 0.5;
this.setHandlePosition(currentPosition + step);
requestAnimationFrame(() => this.returnToCenter());
}
}
bindEvents() {
this.handle.addEventListener('mousedown', (e) => {
this.isDragging = true;
this.startPos = this.direction === 'vertical' ? e.clientY : e.clientX;
this.currentPos = parseFloat(
this.direction === 'vertical'
? this.handle.style.top
: this.handle.style.left
) || this.centerPos;
e.preventDefault();
});
document.addEventListener('mousemove', (e) => {
if (this.isDragging) {
const delta = (this.direction === 'vertical' ? e.clientY : e.clientX) - this.startPos;
this.setHandlePosition(this.currentPos + delta);
}
});
document.addEventListener('mouseup', () => {
if (this.isDragging) {
this.isDragging = false;
this.returnToCenter();
}
});
this.handle.addEventListener('touchstart', (e) => {
this.isDragging = true;
this.startPos = this.direction === 'vertical'
? e.touches[0].clientY
: e.touches[0].clientX;
this.currentPos = parseFloat(
this.direction === 'vertical'
? this.handle.style.top
: this.handle.style.left
) || this.centerPos;
e.preventDefault();
});
document.addEventListener('touchmove', (e) => {
if (this.isDragging) {
const delta = (this.direction === 'vertical'
? e.touches[0].clientY
: e.touches[0].clientX) - this.startPos;
this.setHandlePosition(this.currentPos + delta);
e.preventDefault();
}
}, { passive: false });
document.addEventListener('touchend', () => {
if (this.isDragging) {
this.isDragging = false;
this.returnToCenter();
}
});
window.addEventListener('resize', () => {
this.initDimensions();
if (!this.isDragging) {
this.setHandlePosition(this.centerPos);
}
});
}
}
// 控制状态对象
const controlState = {
blink: 0,
dir: "stop",
roll: 0,
height: 30,
joy_y: 0,
joy_x: 0
};
// 统一发送函数
function sendAllData() {
if (!isConnected) {
console.log('未连接,无法发送数据');
return;
}
const data = {
dir: controlState.dir,
roll: controlState.roll,
height: controlState.height,
joy_y: controlState.joy_y,
joy_x: controlState.joy_x,
blink: controlState.blink,
stable: 1,
'mode': 'basic',
};
try {
socket.send(JSON.stringify(data));
console.log('发送数据:', data);
} catch (e) {
console.error('发送数据失败:', e);
updateConnectionStatus(false);
}
if (controlState.blink === 1) controlState.blink = 0;
if (controlState.dir === "jump") controlState.dir = "stop";
}
// 初始化摇杆实例
document.addEventListener('DOMContentLoaded', () => {
const joysticks = [
new Joystick('roll', 'horizontal', -30, 30),
new Joystick('height', 'vertical', 0, 60),
new Joystick('joy_y', 'vertical'),
new Joystick('joy_x', 'horizontal')
];
document.querySelectorAll('.joystick-wrapper').forEach(wrapper => {
wrapper.addEventListener('valuechange', (e) => {
controlState[e.detail.id] = e.detail.mappedValue;
sendAllData();
});
});
document.querySelectorAll('.control-btn').forEach(btn => {
btn.addEventListener('mousedown', (e) => {
btn.style.backgroundColor = '#2196F3';
btn.style.color = 'white';
switch(e.target.id) {
case 'blink': controlState.blink = 1; break;
case 'dir': controlState.dir = "jump"; break;
}
sendAllData();
});
btn.addEventListener('mouseup', () => {
btn.style.backgroundColor = '';
btn.style.color = '';
});
btn.addEventListener('touchstart', (e) => {
btn.style.backgroundColor = '#2196F3';
btn.style.color = 'white';
switch(e.target.id) {
case 'blink': controlState.blink = 1; break;
case 'dir': controlState.dir = "jump"; break;
}
sendAllData();
e.preventDefault();
});
btn.addEventListener('touchend', (e) => {
btn.style.backgroundColor = '';
btn.style.color = '';
e.preventDefault();
});
});
});
</script>
</body>
</html>