实现向前跳跃,运动中跳跃,落地平衡功能。

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@@ -3,18 +3,11 @@
2025-08-16 2025-08-16
优化了原世博开源轮足代码,使用的是vscode platformio。 优化了原世博开源轮足代码,使用的是vscode platformio。
修改的地方挺多的不罗列了,代码增加了很多备注。 修改的地方挺多的不罗列了,代码增加了很多备注。
2025-08-11增加开机自平衡站立,简化控制,通过 esp32 遥控器直接控制,无需配网。
2025-08-11 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。
增加开机自平衡站立,简化控制,通过 esp32 遥控器直接控制,无需配网。 2025-09-14增加坐下和起立功能。
2025-09-16修复舵机发热问题。
2025-08-16 2025-09-19 实现向前跳跃,运动中跳跃,落地平衡功能。
对几种运动中倒地的极限状态进行优化,实现自平衡起身。
2025-09-14
增加坐下和起立功能。
2025-09-16
修复舵机发热问题。
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:
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@@ -1,7 +1,14 @@
// ----------------------------------------------------------------------------- /* -----------------------------------------------------------------------------
// Copyright (c) 2024 Mu Shibo Copyright (c) 2024 Mu Shibo
// Modify by Tommy 2025.8.11 Modify by Tommy 2025.8.11
// ----------------------------------------------------------------------------- 2025-08-16 优化了原世博开源轮足平衡逻辑,代码增加了较多备注。
2025-08-11 增加开机自平衡站立,简化控制,通过 esp32 遥控器直接控制,无需配网。
2025-08-16 对几种运动中倒地的极限状态进行优化,实现自平衡起身。
2025-09-14 增加坐下和起立功能。
2025-09-16 修复舵机发热问题。
2025-09-19 实现向前跳跃,运动中跳跃,落地平衡功能。
世博开源轮足优化版-TOMMY版本项目地址: https://gitee.com/myperworld/wrobot
----------------------------------------------------------------------------- */
#include <esp_now.h> #include <esp_now.h>
#include <WiFi.h> #include <WiFi.h>
@@ -53,12 +60,12 @@ MPU6050 mpu6050(I2Ctwo);
#define pi 3.1415927 #define pi 3.1415927
// 舵机位置限制参数 // 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_MIN 1900 // 舵机1最低 从小车正面看右手 =2048-1900=148
#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) 2048+148=2196
#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 SERVO1_MAX 2400 // 舵机1最高 =2048-2499=-451
#define SERVO2_MAX 1800 // 舵机2最高 #define SERVO2_MAX 1800 // 舵机2最高 2048-451=1597
#define LEG_HEIGHT_BASE 32 // 腿部默认高度基准值 #define LEG_HEIGHT_BASE 20 // 32 腿部默认高度基准值,最越小,机身越高
// LQR自平衡控制器参数 // LQR自平衡控制器参数
float LQR_angle = 0; float LQR_angle = 0;
@@ -124,6 +131,9 @@ bool last_robot_enabled = true; // 记录上一次的小车状态
bool sitting_down = false; // 标记是否正在执行坐下动作 bool sitting_down = false; // 标记是否正在执行坐下动作
float original_angle_zeropoint = 5; // 保存原始的角度零点 float original_angle_zeropoint = 5; // 保存原始的角度零点
// 向前跳跃控制变量
int forward_jump_flag = 0; // 向前跳跃状态标志
typedef struct { typedef struct {
byte j1PotX; // 左摇杆X (0-255) byte j1PotX; // 左摇杆X (0-255)
byte j1PotY; // 左摇杆Y (0-255) byte j1PotY; // 左摇杆Y (0-255)
@@ -222,9 +232,9 @@ void OnDataRecv(const uint8_t *mac, const uint8_t *incomingData, int len) {
wrobot.dir = 4; // 不跳跃 wrobot.dir = 4; // 不跳跃
} }
// led蓝灯爆闪 // 向前跳跃
if (lastbuttonLB && !convertedbuttonLB) { if (lastbuttonLB && !convertedbuttonLB && robot_enabled) {
blinkLed(); // 不能写在loop中,会阻断legloop,小车会倒下 forward_jump_flag = 1;
} }
// 更新上次 lastbuttonRB 的值 // 更新上次 lastbuttonRB 的值
lastbuttonLB = convertedbuttonLB; lastbuttonLB = convertedbuttonLB;
@@ -260,7 +270,7 @@ void setup()
// Wifi初始化 - 修改:设置通道为6 // Wifi初始化 - 修改:设置通道为6
WiFi.mode(WIFI_STA); // 设置为STA模式 WiFi.mode(WIFI_STA); // 设置为STA模式
// 设置WiFi通道为6 // 设置WiFi通道为6
// esp_wifi_set_channel(6, WIFI_SECOND_CHAN_NONE); esp_wifi_set_channel(6, WIFI_SECOND_CHAN_NONE);
// Wifi初始化 // Wifi初始化
// WiFi_SetAP(); // WiFi_SetAP();
@@ -383,8 +393,8 @@ void loop()
// 先给个向后退脉冲 // 先给个向后退脉冲
if (sit_counter < 30) { if (sit_counter < 30) {
// 设置电机目标为正,使小车向后运动 // 阶段1:设置电机目标为负数,使小车向后运动
motor1.target = -1.0; // 2V电压,向后转(轮子向前转,小车向后运动) motor1.target = -1.0; // 负数小车向后,正数向前
motor2.target = -1.0; motor2.target = -1.0;
} else { } else {
// 阶段2:停止电机,让小车自然向后倒 // 阶段2:停止电机,让小车自然向后倒
@@ -400,10 +410,10 @@ void loop()
if (sit_counter == 0) { if (sit_counter == 0) {
Position[0] = SERVO1_MIN; Position[0] = SERVO1_MIN;
Position[1] = SERVO2_MIN; Position[1] = SERVO2_MIN;
Speed[0] = 100;
Speed[1] = 100;
ACC[0] = 5; ACC[0] = 5;
ACC[1] = 5; ACC[1] = 5;
Speed[0] = 100;
Speed[1] = 100;
sms_sts.SyncWritePosEx(ID, 2, Position, Speed, ACC); sms_sts.SyncWritePosEx(ID, 2, Position, Speed, ACC);
} }
@@ -430,7 +440,6 @@ void loop()
lqr_balance_loop(); // lqr自平衡控制,更新LQR_u ★ 关键实时控制 2-3ms lqr_balance_loop(); // lqr自平衡控制,更新LQR_u ★ 关键实时控制 2-3ms
yaw_loop(); // yaw轴转向控制,更新YAW_output ★ 关键实时控制 1-2ms yaw_loop(); // yaw轴转向控制,更新YAW_output ★ 关键实时控制 1-2ms
leg_loop(); // 腿部动作控制,控制舵机SyncWritePosEx,包括判断jump_loop 舵机控制 1ms leg_loop(); // 腿部动作控制,控制舵机SyncWritePosEx,包括判断jump_loop 舵机控制 1ms
// jump_loop();
// 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;
@@ -500,6 +509,21 @@ void loop()
// Serial.println(robot_speed); // Serial.println(robot_speed);
// } // }
// 处理向前跳跃
if (forward_jump_flag) {
forward_jump_flag++;
if (forward_jump_flag < 25) {
// 保持向前脉冲
motor1.target = 1.8;
motor2.target = 1.8;
} else {
// 跳跃结束,重置状态
forward_jump_flag = 0;
wrobot.dir = 5; // 跳跃
}
}
// 迭代计算FOC相电压 // 迭代计算FOC相电压
motor1.loopFOC(); motor1.loopFOC();
motor2.loopFOC(); motor2.loopFOC();
@@ -564,6 +588,12 @@ void lqr_balance_loop()
distance_zeropoint = LQR_distance; // 位移零点重置 distance_zeropoint = LQR_distance; // 位移零点重置
} }
// 轮足离地,重置位移零点
if (abs(robot_speed - robot_speed_last) > 10 || abs(robot_speed) > 50 || (jump_flag > 0 ))
{
distance_zeropoint = LQR_distance;
}
// 计算pitch的角度和角速度的pid控制值 // 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 // 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 // 计算位移误差,并通过位移 PID 控制器得到位移控制量
@@ -577,9 +607,10 @@ void lqr_balance_loop()
robot_speed = LQR_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 // 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 // 轮部离地情况下 LQR_u计算:2个参数,角度控制量+角速度控制量,对轮位移(distance)和速度(speed)控制分量不输出;反之,正常状态下完整输出平衡转矩
if (abs(robot_speed - robot_speed_last) > 10 || abs(robot_speed) > 50 || (jump_flag != 0)) // if (abs(robot_speed - robot_speed_last) > 10 || abs(robot_speed) > 50 || (jump_flag != 0))
if (abs(robot_speed - robot_speed_last) > 10 || abs(robot_speed) > 50 || (jump_flag > 0 and jump_flag < 100))
{ {
distance_zeropoint = LQR_distance; // 位移零点重置 // 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 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 pid_lqr_u.error_prev = 0; // 输出积分清零
} }
@@ -644,12 +675,12 @@ void leg_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
ACC[0] = 8; ACC[0] = 150; // max 230
ACC[1] = 8; ACC[1] = 150;
// 舵机速度 // 舵机速度
Speed[0] = 300; Speed[0] = 500;
Speed[1] = 300; Speed[1] = 500;
float roll_angle = (float)mpu6050.getAngleX() + 2.0; float roll_angle = (float)mpu6050.getAngleX() + 2.0;
leg_position_add = pid_roll_angle(lpf_roll(roll_angle)); leg_position_add = pid_roll_angle(lpf_roll(roll_angle));
@@ -716,9 +747,29 @@ 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_last == 5) && (wrobot.dir == 4) && (jump_flag == 0)) // if ((wrobot.dir_last == 5) && (wrobot.dir == 4) && (jump_flag == 0))
// 缩到最低,开启jump_flag计数
if ((wrobot.dir == 5) && (jump_flag == 0)) if ((wrobot.dir == 5) && (jump_flag == 0))
{ {
ACC[0] = 150;
ACC[1] = 150;
Speed[0] = 300;
Speed[1] = 300;
Position[0] = SERVO1_MIN;
Position[1] = SERVO2_MIN;
sms_sts.SyncWritePosEx(ID, 2, Position, Speed, ACC);
jump_flag = 1;
}
if (jump_flag > 0) // 跳跃计数;
{
jump_flag ++;
}
// 跳跃开始 // 跳跃开始
if(jump_flag == 20)
{
ACC[0] = 0; ACC[0] = 0;
ACC[1] = 0; ACC[1] = 0;
Speed[0] = 0; Speed[0] = 0;
@@ -726,31 +777,31 @@ void jump_loop()
Position[0] = SERVO1_MAX; Position[0] = SERVO1_MAX;
Position[1] = SERVO2_MAX; Position[1] = SERVO2_MAX;
sms_sts.SyncWritePosEx(ID, 2, Position, Speed, ACC); 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)) // 跳跃中,腿部缩起来
if ((jump_flag > 35) && (jump_flag < 40))
{ {
ACC[0] = 0; ACC[0] = 0;
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)=2048+12+8.4*35-8.4*32=2048+12+8.4*13=2048+12+105.2=2163; // 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)=2048-12-8.4*35+8.4*32=2048-12-8.4*13=2048-12-105.2=1943;
Position[0] = SERVO1_MIN; // 降低腿部高度,即车重心
Position[1] = SERVO2_MIN;
sms_sts.SyncWritePosEx(ID, 2, Position, Speed, ACC); sms_sts.SyncWritePosEx(ID, 2, Position, Speed, ACC);
jump_flag = 40; jump_flag = 45;
} }
if (jump_flag > 200)
// jump_flag归零
if (jump_flag > 350) // 2000=6s ,1s=2000/6=333.33
{ {
jump_flag = 0; // 跳跃过程结束 jump_flag = 0; // 跳跃过程结束
} }
}
} }
// yaw轴转向控制 (转向控制) // yaw轴转向控制 (转向控制)
+976
View File
@@ -0,0 +1,976 @@
/* -----------------------------------------------------------------------------
Copyright (c) 2024 Mu Shibo
Modify by Tommy 2025.8.11
2025-08-16 优化了原世博开源轮足平衡逻辑,代码增加了较多备注。
2025-08-11 增加开机自平衡站立,简化控制,通过 esp32 遥控器直接控制,无需配网。
2025-08-16 对几种运动中倒地的极限状态进行优化,实现自平衡起身。
2025-09-14 增加坐下和起立功能。
2025-09-16 修复舵机发热问题。
世博开源轮足优化版-TOMMY版本项目地址: https://gitee.com/myperworld/wrobot
----------------------------------------------------------------------------- */
#include <esp_now.h>
#include <WiFi.h>
#include "esp_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 =2048-1900=148
#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) 2048+148=2196
#define SERVO1_MAX 2400 // 舵机1最高 =2048-2499=-451
#define SERVO2_MAX 1800 // 舵机2最高 2048-451=1597
#define LEG_HEIGHT_BASE 20 // 32 腿部默认高度基准值,最越小,机身越高
// LQR自平衡控制器参数
float LQR_angle = 0;
float LQR_gyro = 0;
float LQR_gyroZ = 0;
float LQR_speed = 0;
float LQR_distance = 0;
float angle_control = 0;
float gyro_control = 0;
float speed_control = 0;
float distance_control = 0;
float LQR_u = 0;
float angle_zeropoint = 5; // 5 设定默认俯仰角度,向前到正,向后倒负
float distance_zeropoint = 0.5f; // 轮部位移零点偏置
// YAW轴控制数据
float YAW_gyro = 0;
float YAW_angle = 0;
float YAW_angle_last = 0;
float YAW_angle_total = 0;
float YAW_angle_zero_point = -10;
float YAW_output = 0;
// 腿部舵机控制数据
byte ID[2];
s16 Position[2];
u16 Speed[2];
byte ACC[2];
// 腿部舵机全局变量
int lastPosition0 = 2048;
int lastPosition1 = 2048;
#define SERVO_DEAD_ZONE 5 // 设置死区阈值 最小更新间隔(ms)
// 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;
// 小车状态控制
bool robot_enabled = true; // 小车使能状态,true为起立状态,false为坐下状态
bool last_robot_enabled = true; // 记录上一次的小车状态
bool sitting_down = false; // 标记是否正在执行坐下动作
float original_angle_zeropoint = 5; // 保存原始的角度零点
typedef struct {
byte j1PotX; // 左摇杆X (0-255)
byte j1PotY; // 左摇杆Y (0-255)
byte j2PotX; // 右摇杆X (0-255)
byte j2PotY; // 右摇杆Y (0-255)
bool buttonR1; //底部右按键 1:true (默认),0:false
bool buttonR2; //底部左按键 1:true (默认),0:false
bool j1Button; //左摇杆按键 1:true (默认),0:false
bool j2Button; //右摇杆按键 1:true (默认),0:false
bool buttonLB; //顶部左按键 1:true (默认),0:false
bool buttonRB; //顶部右按键 1:true (默认),0:false
bool tSwitch1; //拨动开关 1:true (默认),0:false
byte roll; // 默认 127
byte pitch; // 默认 127
bool buttonR3; // 默认 1
} JoystickData;
JoystickData remoteData;
// 蓝灯爆闪
bool lastbuttonLB = false;
// ESP-NOW接收回调函数
void OnDataRecv(const uint8_t *mac, const uint8_t *incomingData, int len) {
memcpy(&remoteData, incomingData, sizeof(remoteData));
// Serial.println("收到数据");
// Serial.print("j1PotX="); Serial.print(remoteData.j1PotX);
// Serial.print(", j1PotY="); Serial.print(remoteData.j1PotY);
// Serial.print(", j2PotX="); Serial.print(remoteData.j2PotX);
// Serial.println(", j2PotY="); Serial.println(remoteData.j2PotY);
// Serial.print(", buttonR1="); Serial.print(remoteData.buttonR1);
// Serial.print(", buttonR2="); Serial.print(remoteData.buttonR2);
// Serial.print(", j1Button="); Serial.print(remoteData.j1Button);
// Serial.print(", j2Button="); Serial.print(remoteData.j2Button);
// Serial.print(", buttonLB="); Serial.print(remoteData.buttonLB);
// Serial.print(", buttonRB="); Serial.println(remoteData.buttonRB);
// Serial.print(", tSwitch1="); Serial.print(remoteData.tSwitch1);
// Serial.print(", roll="); Serial.print(remoteData.roll);
// Serial.print(", pitch="); Serial.print(remoteData.pitch);
// Serial.print(", buttonR3="); Serial.println(remoteData.buttonR3);
// 取反按钮值,使得默认显示 0 false,按下显示 1 true
int convertedbuttonLB = !remoteData.buttonLB; // 顶部左
int convertedbuttonRB = !remoteData.buttonRB; // 顶部右
int convertedbuttonR1 = !remoteData.buttonR1; // 底部右按键(取反:默认0,按下1)
int convertedbuttonR2 = !remoteData.buttonR2; // 底部左按键(取反:默认0,按下1)
// 处理坐下/起立指令
if (convertedbuttonR2 && robot_enabled) { // 底部左按键按下,坐下
robot_enabled = false;
sitting_down = true; // 标记开始坐下动作
original_angle_zeropoint = angle_zeropoint; // 保存当前的角度零点
}
if (convertedbuttonR1 && !robot_enabled) { // 底部右按键按下,起立
robot_enabled = true;
sitting_down = false; // 清除坐下动作标记
resetToDefault(); // 重置参数准备起立
}
// 如果小车处于坐下状态或正在执行坐下动作,不处理其他指令
if (!robot_enabled || sitting_down) {
wrobot.dir = 4; // 强制设为"不跳跃"
wrobot.joyx = 0; // 清空左右转向指令
wrobot.joyy = 0; // 清空前后移动指令
wrobot.roll = 0; // 清空左右摇摆指令
wrobot.height = 0; // 清空高度指令
return;
}
// 跳跃状态不接受指令
if( jump_flag > 0){
wrobot.dir = 4; // 强制设为“不跳跃”
wrobot.joyx = 0; // 清空左右转向指令
wrobot.joyy = 0; // 清空前后移动指令
wrobot.roll = 0; // 清空左右摇摆指令
return;
}
// 摇杆输出范围0-255,转换到 -100 到 100
// roll 左右摇摆
int convertedJ1PotX = (remoteData.j1PotX - 127.5) * (30.0 / 127.5); // 转到 -30 到 30
// 上下高度
int convertedJ1PotY = static_cast<int>((1 - remoteData.j1PotY / 255.0) * (60 - 0) + 0); // 转到 60 到 0 y轴取反,这样可以使机身下降
// 左右旋转
int convertedJ2PotX = (remoteData.j2PotX - 127.5) * (100.0 / 127.5); // 转到 -100 到 100
// 前后速度
int convertedJ2PotY = (remoteData.j2PotY - 127.5) * (100.0 / 127.5) * -1 * 1.4; // 转到 -100 到 100 y轴取反,并且放大洗漱
// 跳跃
if (convertedbuttonRB) { // 1=true,0=false
wrobot.dir = 5; // 跳跃
}else{
wrobot.dir = 4; // 不跳跃
}
// 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 - 修改:设置通道为6
WiFi.mode(WIFI_STA); // 设置为STA模式
// 设置WiFi通道为6
esp_wifi_set_channel(6, WIFI_SECOND_CHAN_NONE);
// 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);
// Serial.print("WIFI channel:");
// Serial.println(WiFi.channel());
// 舵机初始化
sms_sts.pSerial = &Serial2;
ID[0] = 1;
ID[1] = 2;
ACC[0] = 30;
ACC[1] = 30;
Speed[0] = 400;
Speed[1] = 400;
Position[0] = 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()
{
// 检测小车状态变化 坐 -> 站
if (robot_enabled && !last_robot_enabled) {
// 从坐下状态变为起立状态,重置参数
resetToDefault();
}
last_robot_enabled = robot_enabled;
// 如果小车处于坐下状态,只执行必要的功能
if (!robot_enabled) {
bat_check(); // 电压检测
web_loop(); // Web数据更新
mpu6050.update(); // IMU数据更新
// 如果正在执行坐下动作,逐步调整角度零点让小车向后倒
if (sitting_down) {
// 缓慢调整角度零点,使小车向后倒
static int sit_counter = 0;
sit_counter++;
// 先给个向后退脉冲
if (sit_counter < 30) {
// 阶段1:设置电机目标为正,使小车向后运动
motor1.target = -1.0; // 2V电压,向后转(轮子向前转,小车向后运动)
motor2.target = -1.0;
} else {
// 阶段2:停止电机,让小车自然向后倒
motor1.target = 0;
motor2.target = 0;
}
motor1.loopFOC();
motor2.loopFOC();
motor1.move();
motor2.move();
// 当sit_counter为0时,设置舵机到最低位置
if (sit_counter == 0) {
Position[0] = SERVO1_MIN;
Position[1] = SERVO2_MIN;
ACC[0] = 5;
ACC[1] = 5;
Speed[0] = 100;
Speed[1] = 100;
sms_sts.SyncWritePosEx(ID, 2, Position, Speed, ACC);
}
if (sit_counter < 100) { // 分100步完成坐下动作
// 逐步将平衡零点变成负数,小车抬头(向后倒)
angle_zeropoint -- ;
} else {
// 坐下动作完成,设置到最低位置和最终角度零点
sit_counter = 0;
sitting_down = false;
angle_zeropoint = -20; // 最终的角度零点,确保小车向后倒
}
} else {
// 已经坐下,保持最低位置和向后倒的角度零点
angle_zeropoint = -15; // 保持向后倒的角度零点
}
return; // 跳过其他控制
}
bat_check(); // 电压检测 <1ms
web_loop(); // Web数据更新 <2ms
mpu6050.update(); // IMU数据更新 <1ms
lqr_balance_loop(); // lqr自平衡控制,更新LQR_u ★ 关键实时控制 2-3ms
yaw_loop(); // yaw轴转向控制,更新YAW_output ★ 关键实时控制 1-2ms
leg_loop(); // 腿部动作控制,控制舵机SyncWritePosEx,包括判断jump_loop 舵机控制 1ms
// 记录上一次的遥控数据数据
wrobot.dir_last = wrobot.dir;
wrobot.joyx_last = wrobot.joyx;
wrobot.joyy_last = wrobot.joyy;
/* 将自平衡计算输出转矩赋给电机
motor.target 负数小车向前转,正数小车向后转,
LQR_u 越大,电机输出的转矩越大,电机向后转,默认0-8V
LQR_u = angle_control + gyro_control + distance_control + speed_control
angle_control = pid_angle(LQR_angle - angle_zeropoint) //LQR_u与实际LQR_angle正相关
= pid_angle( mpu6050.getAngleY() - angle_zeropoint) //LQR_u与实际pitch正相关
gyro_control = pid_gyro(LQR_gyro) //LQR_u与实际LQR_gyro正相关
= pid_gyro( mpu6050.getGyroY() ) //LQR_u与实际pitch 角速度 正相关
所以这里LQR_distance和LQR_speed的计算乘以-0.5,不能单看负号
distance_control = pid_distance(LQR_distance - distance_zeropoint) //LQR_u与电LQR_distance正相关
= pid_distance( (-0.5)*(motor1.shaft_angle + motor2.shaft_angle) - distance_zeropoint)
//在平衡车中,通常设定电机向后转(使车前进)为负,所以LQR_u与电机实际shaft_angle角度正相关,和负号没关系
speed_control = pid_speed(LQR_speed - 0.1 * lpf_joyy(wrobot.joyy)) // 实际速度-目标速度
//LQR_speed代表实际速度,LQR_u与实际LQR_speed速度正相关
= pid_speed( (-0.5) * (motor1.shaft_velocity + motor2.shaft_velocity) - 0.1 * lpf_joyy(wrobot.joyy))
//LQR_u与实际shaft_velocity速度正相关
*/
motor1.target = (-0.5) * (LQR_u + YAW_output); // 负数小车向前,正数小车向后,取负号是因为电机是反的
motor2.target = (-0.5) * (LQR_u - YAW_output);
// 查看角度信息, 屁股向后倒 -33~-34度,舵机2048的时候-42度,头向前到底 75度,完全垂直88度
// Serial.println(LQR_angle);
// 检测小车是否向后马上要倒地了,在中间过程重置所有参数
loopCounter++;
// loopCounter作用:在期初的800次循环内视为电源开通后第一次自平衡,不能进入resetToDefault()函数重置参数
// resetToDefaultCounterz作用:防止小车倒地后某个角度,陷入循环,motor.target一直=0
if ((LQR_angle < -35.0f || LQR_angle > 70.0f ) && loopCounter > 800 && resetToDefaultCounter < 130) {
resetToDefault();
resetToDefaultCounter++;
motor1.target = 0;
motor2.target = 0;
// 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.println(LQR_angle);
// // Serial.print(",loopCounter:");
// // Serial.print(loopCounter);
// Serial.print(",resetToDefaultCounter:");
// Serial.print(resetToDefaultCounter);
// // Serial.print(",motor1.target:");
// // Serial.print(motor1.target);
// Serial.print(",motor2.target:");
// Serial.println(motor2.target);
// 监测速度变化
// int speed_delta = robot_speed - robot_speed_last;
// if(speed_delta > 0){
// Serial.print("speed_delta:");
// Serial.print(speed_delta);
// Serial.print(",robot_speed:");
// Serial.println(robot_speed);
// }
// 迭代计算FOC相电压
motor1.loopFOC();
motor2.loopFOC();
// 设置轮部电机输出
motor1.move();
motor2.move();
} // loop()
// lqr自平衡控制
void lqr_balance_loop()
{
// LQR_distance,LQR_speed,LQR_angle,LQR_gyro 通过编码器或者mpu实际测得
// angle_zeropoint,distance_zeropoint 角度零点和位置零点(在理想平衡状态下俯仰角度和位移目标值),用于和实际值做差,得到控制
// lqr 控制参数: angle_control , gyro_control , distance_control , speed_control
// LQR平衡算式,实际使用中为便于调参,讲算式分解为4个P控制,采用PIDController方法在commander中实时调试
// LQR_u = LQR_k1*(LQR_angle - angle_zeropoint)
// + LQR_k2*LQR_gyro
// + LQR_k3*(LQR_distance - distance_zeropoint)
// + LQR_k4*LQR_speed;
// 给负值是因为按照当前的电机接线,正转矩驱动小车电机向后转
// 编码器反馈shaft_angle角度,shaft_velocity速度
// 不操作前后移动,譬如刚开机,车轮不动的,shaft_angle和shaft_velocity 都是零
// 所以,不操作前后移动,LQR_distance 和 LQR_speed趋近于0,只有角度控制和角速度控制
// 在平衡车中,通常设定电机向后转(使车前进)为负,所以这里LQR_distance和LQR_speed的计算乘以-0.5
LQR_distance = (-0.5) * (motor1.shaft_angle + motor2.shaft_angle); // 两个电机的旋转角度(shaft_angle)(是位置量)的平均值
LQR_speed = (-0.5) * (motor1.shaft_velocity + motor2.shaft_velocity); // 两个电机角速度(shaft_velocity)的平均值,并取反
LQR_angle = (float)mpu6050.getAngleY(); // mpu6050 pitch 角度,向前倒正数,向后倒负数
LQR_gyro = (float)mpu6050.getGyroY(); // pitch Y轴角速度
// 计算pitch的角度和角速度的pid控制值
// 实际pitch角度与零点的差值,目标值是零
// 计算角度误差,并通过 PID 控制器得到角度控制量
angle_control = pid_angle(LQR_angle - angle_zeropoint);
// 实际pitch 角速度与目标值的差值,目标值是零
// 通过 PID 控制器对角速度进行处理,得到角速度控制量
gyro_control = pid_gyro(LQR_gyro);
// 运动细节优化处理
if (wrobot.joyy != 0) // 有前后方向运动指令时的处理
{
distance_zeropoint = LQR_distance; // 位移零点重置
pid_lqr_u.error_prev = 0; // 输出积分清零
}
// joyy=0,没有输出前后运动,但是小车可能被推动,运动指令复零时的原地停车处理
if ((wrobot.joyx_last != 0 && wrobot.joyx == 0) || (wrobot.joyy_last != 0 && wrobot.joyy == 0))
{
wrobot_move_stop_flag = 1;
}
if ((wrobot_move_stop_flag == 1) && (abs(LQR_speed) < 0.5))
{
distance_zeropoint = LQR_distance; // 位移零点重置
wrobot_move_stop_flag = 0;
}
if (abs(LQR_speed) > 15) // 被快速推动时的原地停车处理
{
distance_zeropoint = LQR_distance; // 位移零点重置
}
// 计算pitch的角度和角速度的pid控制值
// 电机转轴角度平均数(上面计算)-位移零点=实际位移与零点的差值, 目标值是零
// 计算位移误差,并通过位移 PID 控制器得到位移控制量
distance_control = pid_distance(LQR_distance - distance_zeropoint);
// 电机转速平均数(上面计算)-速度目标值=实际转速与目标值的差值, 目标值是零
// 计算速度误差(实际速度减去经过低通滤波和缩放后的遥控器期望速度),并通过速度 PID 控制器得到速度控制量
speed_control = pid_speed(LQR_speed - 0.1 * lpf_joyy(wrobot.joyy));
// 轮部离地检测, 连续记录两次的轮部转速
robot_speed_last = robot_speed; // 记录连续两次的轮部转速
robot_speed = LQR_speed;
// 若轮部角速度、角加速度"过大"( > 10或> 50),或处于跳跃后的恢复时期(jump_flag != 0),认为出现轮部离地现象,需要特殊处理
// 轮部离地情况下 LQR_u计算:2个参数,角度控制量+角速度控制量,对轮位移(distance)和速度(speed)控制分量不输出;反之,正常状态下完整输出平衡转矩
// if (abs(robot_speed - robot_speed_last) > 10 || abs(robot_speed) > 50 || (jump_flag != 0))
if (abs(robot_speed - robot_speed_last) > 10 || abs(robot_speed) > 50 || (jump_flag > 0 and jump_flag < 100))
{
distance_zeropoint = LQR_distance; // 位移零点重置
LQR_u = angle_control + gyro_control; // 位移和速度控制分量被忽略
pid_lqr_u.error_prev = 0; // 输出积分清零
}
else // 当轮部未离地时,LQR_u:4个参数
{
// 当轮部未离地时,LQR_u 包含:角度控制量、角速度控制量、位移控制量和速度控制量,以实现完整的自平衡控制
LQR_u = angle_control + gyro_control + distance_control + speed_control;
// 计算得到LQR_u在loop()函数中在几个子loop执行完,被motor1和motor2执行
}
// 小车没有控制的时候自稳定状态
// 控制量lqr_u<5,控制量小, 遥控器无信号输入joyy=0,轮部位移控制正常介入distance_control<4,不处于跳跃后的恢复时期jump_flag=0
if (abs(LQR_u) < 5 && wrobot.joyy == 0 && abs(distance_control) < 4 && (jump_flag == 0))
{
LQR_u = pid_lqr_u(LQR_u); // 小转矩非线性补偿
// Serial.println(LQR_u);
// lpf_zeropoint 是一个低通滤波器,对 distance_control 进行滤波处理,减少高频噪声的影响。
// 然后,将滤波后的 distance_control 作为输入,通过 pid_zeropoint 控制器进行进一步处理。
// angle_zeropoint -= ...:将计算得到的调整量从 angle_zeropoint 中减去,实现重心自适应调整。
// angle_zeropoint 是预设的角度零点,调整它可以让小车更好地适应不同的重心位置。
angle_zeropoint -= pid_zeropoint(lpf_zeropoint(distance_control)); // 重心自适应
}
else
{
pid_lqr_u.error_prev = 0; // 输出积分清零
}
// 平衡控制参数自适应
if (wrobot.height < 50)
{
pid_speed.P = 0.7;
}
else if (wrobot.height < 64)
{
pid_speed.P = 0.6;
}
else
{
pid_speed.P = 0.5;
}
}
// 腿部动作控制(舵机)
void leg_loop()
{
// 倒地时强制腿部收缩
if (LQR_angle < -30.0f || LQR_angle > 45.0f)
{
Position[0] = SERVO1_MIN;
Position[1] = SERVO2_MIN;
safeSyncWritePosEx(ID, 2, Position, Speed, ACC);
return; // 跳过后续控制
}
jump_loop();
if (jump_flag == 0) // 不处于跳跃状态
{
// 舵机加速度
ACC[0] = 150; // max 230
ACC[1] = 150;
// 舵机速度
Speed[0] = 500;
Speed[1] = 500;
float roll_angle = (float)mpu6050.getAngleX() + 2.0;
leg_position_add = pid_roll_angle(lpf_roll(roll_angle));
int roll_offset = wrobot.roll;
int left_height, right_height;
// Serial.print("roll_offset: ");
// Serial.println(roll_offset);
// 如果控制了 roll 角度,则调整左右脚的高度
// 计算三角函数值
float angleRad = abs(roll_offset) * (pi / 180.0); // 将角度转换为弧度
float heightAdjust = 30 * sin(angleRad); // 小车宽度的一半是30毫米,抬高的高度是30毫米*sin(弧度)
float RollOffset = 18; // 所以水平高度需要加上调整高度,否则向下倾斜无法向下了
if (roll_offset > 10) {
// 正数,左脚高度 60,右脚高度 40
// 因为车身高度最小32,所以水平高度需要加上调整高度15,否则线下倾斜无法向下了
left_height = wrobot.height + RollOffset + heightAdjust;
right_height = wrobot.height + RollOffset - heightAdjust;
leg_position_add = 0; // 不使用roll角度 pid计算
} else if (roll_offset < -10) {
// 负数,左脚高度 40,右脚高度 60
left_height = wrobot.height + RollOffset - heightAdjust;
right_height = wrobot.height + RollOffset + heightAdjust;
leg_position_add = 0;
} else { // 未控制 roll 角度
// roll 为 0,左右恢复到同一高度
left_height = wrobot.height;
right_height = wrobot.height;
// 没有人为控制roll角度,leg_position_add根据mpu6050 roll值 进行pid计算得到,以保持小车机身平稳
// 但如果小车倒地,则不需要keep roll角度,否则小车倒在地上,1个脚长,1个脚短,很难看
if (abs(LQR_angle) > 25.0f)
{
leg_position_add = 0;
}
}
// 根据新的高度计算舵机位置
// id 1 [0] 正面看右手,id 2 正面看左手 [1]
// 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;
safeSyncWritePosEx(ID, 2, Position, Speed, ACC);
}
}
// 跳跃控制
void jump_loop()
{ // dir: 4 = STOP, 5 = jump 上次动作是跳跃5,本次是停止4,才开始跳,因为可能连续发送了很多5跳跃指令,只执行最后一次
// 跳跃,腿部以最快速度伸到最长
// if ((wrobot.dir_last == 5) && (wrobot.dir == 4) && (jump_flag == 0))
// 缩到最低,开启jump_flag计数
if ((wrobot.dir == 5) && (jump_flag == 0))
{
ACC[0] = 150;
ACC[1] = 150;
Speed[0] = 300;
Speed[1] = 300;
Position[0] = SERVO1_MIN;
Position[1] = SERVO2_MIN;
sms_sts.SyncWritePosEx(ID, 2, Position, Speed, ACC);
jump_flag = 1;
}
if (jump_flag > 0) // 跳跃计数;
{
jump_flag ++;
}
// 跳跃开始
if(jump_flag == 20)
{
ACC[0] = 0;
ACC[1] = 0;
Speed[0] = 0;
Speed[1] = 0;
Position[0] = SERVO1_MAX;
Position[1] = SERVO2_MAX;
sms_sts.SyncWritePosEx(ID, 2, Position, Speed, ACC);
}
// 跳跃中,腿部缩起来
if ((jump_flag > 35) && (jump_flag < 40))
{
ACC[0] = 0;
ACC[1] = 0;
Speed[0] = 0;
Speed[1] = 0;
// Position[0] = 2048 + 12 + 8.4 * (35 - 32)=2048+12+8.4*35-8.4*32=2048+12+8.4*13=2048+12+105.2=2163; // 降低腿部高度,即车重心
// Position[1] = 2048 - 12 - 8.4 * (35 - 32)=2048-12-8.4*35+8.4*32=2048-12-8.4*13=2048-12-105.2=1943;
Position[0] = SERVO1_MIN; // 降低腿部高度,即车重心
Position[1] = SERVO2_MIN;
sms_sts.SyncWritePosEx(ID, 2, Position, Speed, ACC);
jump_flag = 45;
}
// jump_flag归零
if (jump_flag > 350) // 2000=6s ,1s=2000/6=333.33
{
jump_flag = 0; // 跳跃过程结束
}
}
// yaw轴转向控制 (转向控制)
void yaw_loop()
{
// YAW_output = 0.03*(YAW_Kp*YAW_angle_total + YAW_Kd*YAW_gyro);
yaw_angle_addup();
YAW_angle_total += wrobot.joyx * 0.01; // 0.002
float yaw_angle_control = pid_yaw_angle(YAW_angle_total);
float yaw_gyro_control = pid_yaw_gyro(YAW_gyro);
// yaw 轴的角度和角速度数据进行了 PID 控制,得到 yaw_angle_control 和 yaw_gyro_control。
// 然后,将这两个控制量相加,得到最终的 YAW_output。
YAW_output = yaw_angle_control + yaw_gyro_control;
}
// Web数据更新
void web_loop()
{
webserver.handleClient();
websocket.loop();
rp.spinOnce(); // 更新web端回传的控制信息
}
// yaw轴角度累加函数
void yaw_angle_addup()
{
YAW_angle = (float)mpu6050.getAngleZ();// 左右偏航角度
YAW_gyro = (float)mpu6050.getGyroZ(); // 左右偏航角速度(转速),用于纠正小车前后走直线时的角度偏差
if (YAW_angle_zero_point == (-10))
{
YAW_angle_zero_point = YAW_angle;
}
float yaw_angle_1, yaw_angle_2, yaw_addup_angle;
if (YAW_angle > YAW_angle_last)
{
yaw_angle_1 = YAW_angle - YAW_angle_last;
yaw_angle_2 = YAW_angle - YAW_angle_last - 2 * PI;
}
else
{
yaw_angle_1 = YAW_angle - YAW_angle_last;
yaw_angle_2 = YAW_angle - YAW_angle_last + 2 * PI;
}
if (abs(yaw_angle_1) > abs(yaw_angle_2))
{
yaw_addup_angle = yaw_angle_2;
}
else
{
yaw_addup_angle = yaw_angle_1;
}
YAW_angle_total = YAW_angle_total + yaw_addup_angle;
YAW_angle_last = YAW_angle;
}
void basicWebCallback(void)
{
webserver.send(300, "text/html", basic_web);
}
void webSocketEventCallback(uint8_t num, WStype_t type, uint8_t *payload, size_t length)
{
if (type == WStype_TEXT)
{
String payload_str = String((char *)payload);
StaticJsonDocument<300> doc;
DeserializationError error = deserializeJson(doc, payload_str);
String mode_str = doc["mode"];
if (mode_str == "basic")
{
rp.parseBasic(doc);
}
}
}
// 电压检测初始化
void adc_calibration_init()
{
if (esp_adc_cal_check_efuse(ESP_ADC_CAL_VAL_EFUSE_TP) == ESP_OK)
{
printf("eFuse Two Point: Supported\n");
}
else
{
printf("eFuse Two Point: NOT supported\n");
}
// Check Vref is burned into eFuse
if (esp_adc_cal_check_efuse(ESP_ADC_CAL_VAL_EFUSE_VREF) == ESP_OK)
{
printf("eFuse Vref: Supported\n");
}
else
{
printf("eFuse Vref: NOT supported\n");
}
}
// 电压检测
void bat_check()
{
if (bat_check_num > 1000)
{
// 电压读取
uint32_t sum = 0;
sum = analogRead(BAT_PIN);
uint32_t voltage = esp_adc_cal_raw_to_voltage(sum, &adc_chars);
double battery = (voltage * 3.97) / 1000.0;
// Serial.println(battery);
// 电量显示
if (battery > 7.8)
digitalWrite(LED_BAT, HIGH);
else
digitalWrite(LED_BAT, LOW);
bat_check_num = 0;
}
else
bat_check_num++;
}
// LED闪烁函数(不要用for,会阻塞其他程序)
void blinkLed() {
digitalWrite(LED_BAT, HIGH);
delay(200);
digitalWrite(LED_BAT, LOW);
delay(200);
digitalWrite(LED_BAT, HIGH);
delay(200);
digitalWrite(LED_BAT, LOW);
delay(200);
}
// 重置到默认参数状态,用于自平衡起立
void resetToDefault() {
angle_zeropoint = 5;
LQR_speed = 0;
LQR_distance = 0;
speed_control = 0;
distance_control = 0;
distance_zeropoint = 0.5f;
LQR_u = 0;
// YAW轴控制数据
YAW_gyro = 0;
YAW_angle = 0;
YAW_angle_last = 0;
YAW_angle_total = 0;
YAW_angle_zero_point = -10;
YAW_output = 0;
// 逻辑处理标志位
robot_speed = 0;
robot_speed_last = 0;
wrobot_move_stop_flag = 0;
jump_flag = 0;
leg_position_add = 0;
pid_lqr_u.error_prev = 0;
}
// 优化的舵机控制函数,避免舵机发热
void safeSyncWritePosEx(byte* id, byte idCount, s16* position, u16* speed, byte* acc) {
// 检查位置变化是否超过死区
bool needUpdate = false;
for(int i = 0; i < idCount; i++) {
if(id[i] == 1 && abs(position[i] - lastPosition0) > SERVO_DEAD_ZONE) {
needUpdate = true;
break;
}
if(id[i] == 2 && abs(position[i] - lastPosition1) > SERVO_DEAD_ZONE) {
needUpdate = true;
break;
}
}
// 如果需要更新,发送指令并记录新位置和时间
if(needUpdate) {
sms_sts.SyncWritePosEx(id, idCount, position, speed, acc);
// 更新记录的位置
for(int i = 0; i < idCount; i++) {
if(id[i] == 1) lastPosition0 = position[i];
if(id[i] == 2) lastPosition1 = position[i];
}
}
}
+45 -7
View File
@@ -1,7 +1,13 @@
// ----------------------------------------------------------------------------- /* -----------------------------------------------------------------------------
// Copyright (c) 2024 Mu Shibo Copyright (c) 2024 Mu Shibo
// Modify by Tommy 2025.8.11 Modify by Tommy 2025.8.11
// ----------------------------------------------------------------------------- 2025-08-16 优化了原世博开源轮足平衡逻辑,代码增加了较多备注。
2025-08-11 增加开机自平衡站立,简化控制,通过 esp32 遥控器直接控制,无需配网。
2025-08-16 对几种运动中倒地的极限状态进行优化,实现自平衡起身。
2025-09-14 增加坐下和起立功能。
2025-09-16 修复舵机发热问题。
世博开源轮足优化版-TOMMY版本项目地址: https://gitee.com/myperworld/wrobot
----------------------------------------------------------------------------- */
#include <esp_now.h> #include <esp_now.h>
#include <WiFi.h> #include <WiFi.h>
@@ -82,13 +88,17 @@ float YAW_angle_total = 0;
float YAW_angle_zero_point = -10; float YAW_angle_zero_point = -10;
float YAW_output = 0; float YAW_output = 0;
// 腿部舵机控制数据 // 腿部舵机控制数据
byte ID[2]; byte ID[2];
s16 Position[2]; s16 Position[2];
u16 Speed[2]; u16 Speed[2];
byte ACC[2]; byte ACC[2];
// 腿部舵机全局变量
int lastPosition0 = 2048;
int lastPosition1 = 2048;
#define SERVO_DEAD_ZONE 5 // 设置死区阈值 最小更新间隔(ms)
// 逻辑处理标志位 // 逻辑处理标志位
float robot_speed = 0; // 记录当前轮部转速 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 float robot_speed_last = 0; // 记录上一时刻的轮部转速
@@ -631,7 +641,7 @@ void leg_loop()
{ {
Position[0] = SERVO1_MIN; Position[0] = SERVO1_MIN;
Position[1] = SERVO2_MIN; Position[1] = SERVO2_MIN;
sms_sts.SyncWritePosEx(ID, 2, Position, Speed, ACC); safeSyncWritePosEx(ID, 2, Position, Speed, ACC);
return; // 跳过后续控制 return; // 跳过后续控制
} }
@@ -703,7 +713,7 @@ void leg_loop()
else if (Position[1] < SERVO2_MAX) // 舵机2最高 else if (Position[1] < SERVO2_MAX) // 舵机2最高
Position[1] = SERVO2_MAX; Position[1] = SERVO2_MAX;
sms_sts.SyncWritePosEx(ID, 2, Position, Speed, ACC); safeSyncWritePosEx(ID, 2, Position, Speed, ACC);
} }
} }
@@ -917,3 +927,31 @@ void resetToDefault() {
} }
// 优化的舵机控制函数,避免舵机发热
void safeSyncWritePosEx(byte* id, byte idCount, s16* position, u16* speed, byte* acc) {
// 检查位置变化是否超过死区
bool needUpdate = false;
for(int i = 0; i < idCount; i++) {
if(id[i] == 1 && abs(position[i] - lastPosition0) > SERVO_DEAD_ZONE) {
needUpdate = true;
break;
}
if(id[i] == 2 && abs(position[i] - lastPosition1) > SERVO_DEAD_ZONE) {
needUpdate = true;
break;
}
}
// 如果需要更新,发送指令并记录新位置和时间
if(needUpdate) {
sms_sts.SyncWritePosEx(id, idCount, position, speed, acc);
// 更新记录的位置
for(int i = 0; i < idCount; i++) {
if(id[i] == 1) lastPosition0 = position[i];
if(id[i] == 2) lastPosition1 = position[i];
}
}
}