/* --------------------------------- Copyright (c) 2024 Mu Shibo Modify by Tommy 2025 ------------------------------------- */ #include #include #include #include #include #include #include // 云台舵机库 #include "RGBController.h" // RGB #include "VoltageMonitor.h" // 电源 #include "XboxBluetooth.h" // 蓝牙手柄 #include "RobotActions.h" // 动作处理 #include "PreferencesManager.h" #include "SerialParser.h" /************函数申明*************/ // 平衡算法函数 void lqr_balance_loop(); void yaw_loop(); void leg_loop(); void jump_loop(); // 跨越障碍函数 void obstacle_detect(); // 越障高度检测 void obstacle_loop(); // 越障loop函数 void obstacle_cancel(); // 取消跨越障碍 // 常规运动控制 void resetZeroPoint(); void jump_charge(); // 腿部弯曲（蓄能） // 动作处理函数 void processControllerData(const XboxControllerNotificationParser& data); void runActionSequence(); const int deadZone = 10; // 摇杆死区阈值 int trigRT = 0; int last_trigRT = 0; bool last_btnA = 0; bool last_btnB = 0; bool last_btnX = 0; bool last_btnY = 0; bool last_btnRS = 0; bool last_btnLS = 0; bool last_btnLB = 0; bool last_btnRB = 0; bool last_btnDirRight = 0; bool last_btnDirLeft = 0; bool last_btnDirUp = 0; bool last_btnDirDown = 0; bool last_btnSelect = 0; bool last_btnStart = 0; bool last_btnShare = 0; bool last_joyRHori = 0; bool last_joyLHori = 0; bool last_joyLVert = 0; int convertedJ1PotX; int convertedJ1PotY; int convertedJ2PotX; int convertedJ2PotY; int last_convertedJ1PotX; int last_convertedJ1PotY; int last_convertedJ2PotX; int last_convertedJ2PotY; /************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_pitch(1, 0, 0, 100000, 8); // 比例系数（P）, 积分系数（I）, 微分系数（D）, 积分限幅(当I=0,无效), 输出限幅（8V防止电机过载） PIDController pid_gyro(0.06, 0, 0, 100000, 8); PIDController pid_distance(0.5, 0, 0, 100000, 8); PIDController pid_speed(0.7, 0, 0, 100000, 8); 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); // 新输入值占输出值的10%，历史值占90% LowPassFilter lpf_zeropoint(0.1); LowPassFilter lpf_roll(0.3); LowPassFilter lpf_height(0.1); // STS舵机实例 SMS_STS sms_sts; // MPU6050实例 MPU6050 mpu6050(I2Ctwo); /************参数定义*************/ #define pi 3.1415927 // 重力感应z轴加速度判断 float zaccel_threshold = 1.8f; // 常规重力感应阈值 float normal_zaccel_threshold = 1.8f; // 常规重力感应阈值 float super_zaccel_threshold = 1.2f; //超平衡模式下阈值 // 快速下坠加速度阈值 bool is_falling = false; // 正在下降 unsigned long last_falling_trigger_time = 0; // 上一次触发is_falling的时间戳（毫秒） const unsigned long FALLING_COOLDOWN = 3000; // 冷却时间：3000毫秒（3秒） // 机身平衡角度调整 roll轴 float roll_adjust = 0.0f; float original_roll_adjust = roll_adjust; // 机身高度 float leg_height_base = 15.0f; // 改为全局变量，初始值20 腿部默认高度基准值，值越小，机身越高， 实测范围 -10（最高），52（最低） float original_leg_height_base = leg_height_base ; #define SERVO0_MIN 2047 // 舵机1最低位置，大腿与小腿碰到一起， 从小车正面看右手边舵机 #define SERVO1_MIN 2047 // 舵机2最低位置，大腿与小腿碰到一起， 从小车正面看左手边舵机 #define SERVO0_MAX (2047 + 12 + 8.4 * (35 + 10)) // 2438 舵机1最高 #define SERVO1_MAX (2047 - 12 - 8.4 * (35 + 10)) // 1658 舵机2最高 #define SERVO0_ACC 100 // 舵机1加速度，不能太快，否则影响其他动作平衡 #define SERVO1_ACC 100 // 舵机2加速度 #define SERVO0_SPEED 400 // 舵机1速度，不能太快，否则影响其他动作平衡 #define SERVO1_SPEED 400 // 舵机2速度 int left_height; int right_height; float leg_position_add = 0; // roll轴平衡控制量 float LegHeightDiff = 0; // 左右腿高度差 // 舵机运动参数 byte ID[2] = {1, 2}; s16 Position[2]; u16 Speed[2]; byte ACC[2]; // 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 pitch_zeropoint = 2; // 2 设定默认俯仰角度，向前到正，向后倒负 float original_pitch_zeropoint = pitch_zeropoint; // 保存原始的角度零点 float distance_zeropoint = 0.5f; // 轮部位移零点偏置 float pitch_adjust = 0.0f; // 俯仰角度调整,负数前倾，正数后倾 // 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; // 记录轮部转速，用于判断跳跃状态 unsigned long last_speed_record_time = 0; // 上次记录转速的时间 const unsigned long SPEED_RECORD_INTERVAL = 100; // 转速记录间隔(毫秒) ，因为时间相隔太近速度差不明显的 float last_lqr_speed = 0; // 记录上一时刻的轮部转速 float robot_speed_diff = 0; // 速度差 // 跳跃相关参数 int jump_flag = 0; // 跳跃过程计数 int jump_pre_flag = 0; // 跳跃前蓄能计数 int place_jump_flag = 0; // 原地跳跃 int forward_jump_flag = 0; // 前跳跃标志位 int back_jump_flag = 0; // 后跳跃标志位 int left_jump_flag = 0; // 左跳跃标志位 int right_jump_flag = 0; // 右跳跃标志位 // 越障模式 String obstacle_status = ""; String obstacle_level = ""; // 越障高度，low/mid/high bool obstacle_mode = false; // 越障模式 unsigned long obstacle_btn_down = 0; // 0=不开启 >0开启 int obstacle_enconter_count = 0; // 遇到障碍计数 int obstacle_pitch_adjust_count = 0; // 前倾控制 int obstacle_motor_go_count = 0; // 电机前进计数 float obstacle_pitch = 20.0f; int servo_up_height = 0; int servo_down_height = 50; float motor_target = -3.0f; // 蓝灯，最低障碍 float low_obstacle_pitch = 21.0f; int low_servo_up_height = 0; int low_servo_down_height = 30; float low_motor_target = -4.0f; // 黄灯，中度障碍 float mid_obstacle_pitch = 25.0f; int mid_servo_up_height = 0; int mid_servo_down_height = 30; float mid_motor_target = -8.0f; // 红灯，最高障碍 float high_obstacle_pitch = 30.0f; int high_servo_up_height = 380; // +390=MAX int high_servo_down_height = 0; float high_motor_target = -9.0f; // 舵机中位校准 int calibrationOfs_flag = 0; // 倒地恢复计数 int fallRecoveryResetCounter = 0; // 开机默认坐下 修改 bool robot_enabled = false; // 开机禁用平衡，默认坐下 bool last_robot_enabled = false; // 同步初始状态 int sitting_down = 1; // 开机直接进入“坐下状态”，避免无控制 int stand_up_count = 0; // 站立标志位 // 动作组执行状态管理 bool isExecutingAction = false; bool isPausing = false; unsigned long currentPauseDuration = 0; unsigned long stepStartTime = 0; unsigned long pauseStartTime = 0; int currentStepIndex = 0; RobotAction* currentAction = NULL; // 龙头模式 bool dragon_head_mode = false; // 龙头模式标志 float dragon_joyx_factor = 0.8f; typedef struct { int height = 30; int roll; int jump = 0; // 0=不跳跃 1=跳跃 int joyy; int joyy_last; int joyx; int joyx_last; int acc0 = SERVO0_ACC; // 舵机1加速度 int acc1 = SERVO1_ACC; // 舵机2加速度 int speed0 = SERVO0_SPEED; // 舵机1速度 int speed1 = SERVO1_SPEED; // 舵机2速度 } Wrobot; Wrobot wrobot; // 云台舵机控制引脚 #define FRONTIER_SERVO_PIN 15 // 前档舵机 #define CAM_FIX_SERVO_PIN 4 // 固定摄像头舵机 S2 ,左右旋转是S1 // 创建舵机对象 Servo frontier_servo; Servo cam_fix_servo; // 追踪模式 bool trace_mode = false; // 追踪模式整体标志 String kick_mode = ""; // 原地踢球模式kick_place_mode 追逐踢球模式kick_run_mode bool trace_ob_flag = false; // 是否追踪到位 int dx_to_joyx = 9999; int dy_to_joyy = 9999; int ob_y = 0; // 物体离图像下边缘的距离 PIDController pid_trace_joyx(0.5, 0, 0, 100000, 100); PIDController pid_trace_joyy(0.2, 0, 0, 100000, 100); // 原地踢球模式的踢球 int place_ball_s2 = 40; // 10 int place_kick_ball_dy = -10; // 追逐球，并踢球 int chase_ball_s2 = 30; // 20 int kick_back_s2 = 40; // 20 int run_kick_ball_dy = -5; int ob_ball_dy = 120; int kick_over_count = 0; // 运行踢球后计数 int kick_over_count_max = 50; // 运行踢球后计数最大值 float yaw_error_coff = 1.0f; // 偏航角误差系数 int ready_kick_angel = 100; // 准备踢球角度 int ready_leg_height_base = 22.0f; // 准备踢球高度 // 摄像头舵机 int current_s1 = 0; // 前档舵机实时角度 int current_s2 = 90; // 摄像头舵机实时角度 // 摄像头舵机 PD 控制器参数 float pid_cam_p = 0.07f; // 比例系数（P） 0.07f float pid_cam_d = 0.05f; // 微分系数（D），可根据实际调试调整 int pid_trace_joyy_output_limit = 10; // PD输出限幅（单次最大调整角度） int last_dy = 0; // 上一次的y轴偏差 unsigned long last_dy_time = 0; // 上一次计算偏差的时间戳 // 踢球模式偏航角校准相关 float kick_yaw_zero = 0.0f; // kick_run_mode下的偏航基准角（0度） int yaw_align_threshold = 10; // 偏航角对齐阈值 bool chased_flag = false; // 已经追到球了 bool align_flag = false; // 已经对齐偏航角了 int yaw_to_joyx = 9999; // 偏航对齐专用的joyx控制值（9999表示无效） PIDController pid_yaw_align(0.8, 0, 0.2, 100000, 100); // 偏航对齐专用PID void setup() { Serial.begin(115200); // 通讯串口 while (!Serial); // 等待串口连接（USB串口需此逻辑） Serial2.begin(1000000); // 腿部sts舵机 // 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] = SERVO0_MIN; Position[1] = SERVO1_MIN; 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(); // RGB初始化 initLEDs(); // 设备配置初始化 initPreferencesManager(); // Xbox手柄初始化 xboxControllerInit(); // 初始化云台两个舵机 cam_fix_servo.attach(CAM_FIX_SERVO_PIN); cam_fix_servo.write(current_s2); // 摄像头朝上180度，朝下0度 // 前档舵机 frontier_servo.attach(FRONTIER_SERVO_PIN); frontier_servo.write(0); delay(100); } void loop() { serialReceiveProcess(); // 调用串口接收函数（核心修改） handleLEDBlink(); // 处理LED闪烁 process_xbox_notif(); // 处理xbox手柄通知 updateXboxVibration(); // 手柄震动状态 bat_check(); // 电压检测 delayMicroseconds(1500); mpu6050.update(); // IMU数据更新 lqr_balance_loop(); // lqr自平衡控制 yaw_loop(); // yaw轴转向控制 obstacle_detect(); // 障碍检测 obstacle_loop(); // 越障跳跃控制 jump_loop(); // 跳跃动作 leg_loop(); // 腿部动作控制 runActionSequence(); // 执行动作序列 kick_ball_loop(); // 踢球控制循环 // 记录上一次的遥控数据数据 wrobot.joyx_last = wrobot.joyx; wrobot.joyy_last = wrobot.joyy; motor1.target = (-0.5) * (LQR_u + YAW_output); // target正数小车向前，负数向后 motor2.target = (-0.5) * (LQR_u - YAW_output); // fallRecoveryResetCounter作用：防止小车倒地后某个角度，陷入循环，motor.target一直=0 // 向后倒地-31度，向前倒地（带支架）52度 if ( ( (LQR_angle < -30.0f && fallRecoveryResetCounter < 130) // 向后倒地 || (LQR_angle > 35.0f && fallRecoveryResetCounter < 400) // 向前倒底 实测角度小于52度，并且完全倒地耗时较长 ) && !sitting_down && robot_enabled && wrobot.joyy == 0) { resetZeroPoint(); fallRecoveryResetCounter++; motor1.target = 0; motor2.target = 0; } // 大仰角倒地，轮子就不要转了 修改 if (abs(LQR_angle) > 120.0f) { motor1.target = 0; motor2.target = 0; } // 达到平衡角度后，重置重置计数器 if( abs(LQR_angle) < 25.0f){ fallRecoveryResetCounter = 0; if( obstacle_status == "motor_go" && obstacle_motor_go_count > 10 && !sms_sts.ReadMove(ID[0]) && !sms_sts.ReadMove(ID[1])){ obstacle_cancel(); resetZeroPoint(); startLEDBlink(CRGB::Green, 100, 2 ); setFrontierServoAngles(0); } } // Serial.println(String(LQR_angle)); // 向左跳跃 if ( left_jump_flag > 2) { motor1.target = 5.0; // 脉冲 motor2.target = -5.0; } // 向右跳跃 if ( right_jump_flag > 2) { motor1.target = -5.0; // 脉冲 motor2.target = 5.0; } // 向前跳跃 if ( forward_jump_flag > 2) { motor1.target = 2.0; // 脉冲 motor2.target = 2.0; } // 向后跳跃 if ( back_jump_flag > 2 ) { motor1.target = -0.8; // 脉冲 motor2.target = -0.8; } // 原地跳越 if ( place_jump_flag > 2) { motor1.target = 1.5; // 脉冲 motor2.target = 1.5; } // 站立计数 if( stand_up_count > 0){ stand_up_count ++; } if (stand_up_count > 500){ stand_up_count = 0; } // 越障跳跃控制 if(obstacle_enconter_count){ // 监测前倾角度，进入motor_goforward if(obstacle_status == "pitch_adjust" && LQR_angle > obstacle_pitch){ obstacle_status = "pitch_adjust_over"; } // 向前倾倒过程 if(obstacle_status == "pitch_adjust" ){ motor1.target = motor2.target = -0.2f; } // 控制电机速度 if(obstacle_status == "motor_go"){ motor1.target = motor2.target = motor_target; } } // 小车坐下 if (sitting_down) { sitting_down ++; if (sitting_down < 15) { // 如果遥感向后运动，给个向后退脉冲，让小车向前倒地 if(wrobot.joyy > 0){ motor1.target = 1.0; // 向前倒下 motor2.target = 1.0; Position[0] = SERVO0_MIN + 60; Position[1] = SERVO1_MIN - 60; } else { // 否则默认向后倒地 给个向后脉冲 motor1.target = -1.0; // 向后倒下 motor2.target = -1.0; Position[0] = SERVO0_MIN; Position[1] = SERVO1_MIN; } }else{ // 通过简单的开环控制前后左右 float speed_coeff = 0.04; // 速度系数：值越大，移动越快 motor1.target = (-0.5) * (wrobot.joyy + wrobot.joyx) * speed_coeff; motor2.target = (-0.5) * (wrobot.joyy - wrobot.joyx) * speed_coeff; } // 收缩双腿，舵机到最低位置 if (sitting_down == 5) { ACC[0] = ACC[1] = 150; Speed[0] = Speed[1] = 400; sms_sts.SyncWritePosEx(ID, 2, Position, Speed, ACC); } } // 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() { /* motor.target 负数小车向后，正数小车向前 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 = 俯仰角度控制 + 俯仰角速度控制 + 距离控制 + 速度控制 angle_control = pid_pitch( LQR_angle - pitch_zeropoint) // 实际pitch角度-目标pitch角度 LQR_angle = mpu6050.getAngleY() gyro_control = pid_gyro( LQR_gyro - 0 ) // 实际角速度，目标值是零 LQR_gyro = mpu6050.getGyroY() distance_control = pid_distance( LQR_distance - distance_zeropoint) // 两个电机平均旋转弧度（实际位移量） - 位移基准零点（某一时刻LQR_distance快照） LQR_distance = (-0.5)*(motor1.shaft_angle + motor2.shaft_angle) speed_control = pid_speed(LQR_speed - speed_target_coeff * lpf_joyy(wrobot.joyy)) // 两个电机平均速度（实际速度） - 摇杆前后输入值* 系数 ，就速度差 LQR_speed = (-0.5) * (motor1.shaft_velocity + motor2.shaft_velocity) speed_target_coeff = 前进后退系数 yaw 偏航角控制 float yaw_angle_control = pid_yaw_angle(yaw_target); yaw_target = wrobot.joyx * 0.1; // 使用摇杆左右转向值 float yaw_gyro_control = pid_yaw_gyro(YAW_gyro); // yaw 轴的角速度控制 YAW_gyro = (float)mpu6050.getGyroZ(); YAW_output = yaw_angle_control + yaw_gyro_control; motor1.target = (-0.5) * (LQR_u + YAW_output); // target正数小车向前，负数向后 motor2.target = (-0.5) * (LQR_u - YAW_output); */ LQR_distance = (-0.5) * (motor1.shaft_angle + motor2.shaft_angle); // 两个电机的旋转角度（shaft_angle）,单位：弧度（rad）实际位移量 LQR_speed = (-0.5) * (motor1.shaft_velocity + motor2.shaft_velocity); // 两个电机角速度（shaft_velocity）,单位：弧度 / 秒（rad/s） LQR_angle = (float)mpu6050.getAngleY(); // mpu6050 pitch 角度，单位：度（°） LQR_gyro = (float)mpu6050.getGyroY(); // pitch Y轴角速度,单位：度 / 秒（°/s） angle_control = pid_pitch(LQR_angle - pitch_zeropoint) + pitch_adjust; // gyro_control = pid_gyro(LQR_gyro); // 踢球模式 if(trace_mode){ if(dy_to_joyy!= 9999){ wrobot.joyy = dy_to_joyy; }else{ wrobot.joyy = 0; } } // 前进后退跳跃的系数都不一样 float speed_target_coeff = 0.1; if( jump_flag ){ // 跳跃 speed_target_coeff = 0.1; }else if(wrobot.joyy > 0 ){ // 前进 speed_target_coeff = 0.18; }else if(wrobot.joyy < 0){ // 后退 speed_target_coeff = 0.11; }else{ speed_target_coeff = 0.1; } speed_control = pid_speed(LQR_speed - speed_target_coeff * lpf_joyy(wrobot.joyy)); // 最大8v // 检测轮子差速，判断轮子是否离地 unsigned long current_time = millis(); if (current_time - last_speed_record_time >= SPEED_RECORD_INTERVAL) { robot_speed_diff = LQR_speed - last_lqr_speed; if(robot_speed_diff > 18.0) // 轮子离地 { // wheel_ground_flag = 0; // 轮子离地标记 // Serial.println("TAKE OFF"); // Serial.print(wheel_ground_flag); // Serial.print(",robot_speed_diff:"); // Serial.println(robot_speed_diff); // Serial.print(",jump_flag:"); // Serial.println(jump_flag); // 100 左右 } if( robot_speed_diff < -9.0) // 轮子着地 { // wheel_ground_flag = 1; // 轮子着地标记 // Serial.println("LANDING"); // Serial.print(",robot_speed_diff:"); // Serial.println(robot_speed_diff); // Serial.print(",jump_flag:"); // Serial.println(jump_flag); // 120左右 if( jump_flag ){ // 落地点作为新的位移零点 resetZeroPoint(); } if( jump_flag == 0){ XboxKeyVibration(); // 大减速运动状态手柄震动 } } last_lqr_speed = LQR_speed; // 每隔100ms更新一次历史转速 last_speed_record_time = current_time; // 更新记录时间 } // 重置位移零点和积分情形 // 1.判断摇杆是否没有前后左右运动指令 if ((wrobot.joyx_last != 0 && wrobot.joyx == 0) || (wrobot.joyy_last != 0 && wrobot.joyy == 0)) { resetZeroPoint(); } // 2. 运动中实时重置位移零点和积分情形 if (abs(robot_speed_diff) > 10 || (abs(LQR_speed) > 15) // 这两种是启动后自平衡，速度较快 || wrobot.joyy != 0 || sitting_down ) { resetZeroPoint(); } distance_control = pid_distance(LQR_distance - distance_zeropoint); // 计算 LQR_u // 必须是在跳跃时jump_flag > 0，LQR_u= 角度控制量 + 角速度控制量 if ((jump_flag > 0 and jump_flag < 120)) // jump_flag：100离地 120着地 { LQR_u = angle_control + gyro_control; // 角度控制量 + 角速度控制，位移和速度控制分量被忽略 } else // 当轮部未离地时，LQR_u：4个参数 { // 当轮部未离地时，LQR_u =角度控制量+角速度控制量+位移控制量+速度控制量 LQR_u = angle_control + gyro_control + distance_control + speed_control; } // 小车没有控制的时候自稳定状态 // 控制量lqr_u<5V，前进后退控制量很小， 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,以及不是坐下状态 if (abs(LQR_u) < 5 && wrobot.joyy == 0 && abs(distance_control) < 4 && (jump_flag == 0)) // && !sitting_down { LQR_u = pid_lqr_u(LQR_u); // 小转矩非线性补偿 pitch_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(jump_flag){ pid_speed.P = 0.5; } if (wrobot.height < 50){ pid_speed.P = 0.8; }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() { // 腿部高度逻辑 // float leg_height_base 20 # 基准值 // float LegHeightDiff ; # 根据前后转向运动时，智能计算两腿高度差 // left_height，right_height = wrobot.height + LegHeightDiff # 根据前后左右智能计算两腿高度差 // leg_position_add = pid_roll_angle(lpf_roll(roll_angle)); 根据roll自动计算 // Position[0] 2047 + 12 + 8.4 * (left_height - leg_height_base) - leg_position_add; // Position[1] 2047 - 12 - 8.4 * (right_height - leg_height_base) - leg_position_add; // Position 2047 - 12 - 8.4 * (right_height - leg_height_base) - leg_position_add; // Position 2047 - 12 - 8.4 * (wrobot.height + LegHeightDiff - leg_height_base) - pid_roll_angle(lpf_roll(roll_angle)); // 遥控器 两腿高度差 基准值 roll轴平衡控制量 // 如果坐下就不控制腿部 if(sitting_down || jump_flag || jump_pre_flag || left_jump_flag || right_jump_flag || forward_jump_flag || back_jump_flag || place_jump_flag || obstacle_enconter_count ){ return; // 跳过后续leg高度计算 } // 1. 获取并处理MPU6050 Z轴加速度 float z_accel = mpu6050.getAccZ(); // 1.1~1.2左右 // Serial.print("z_accel:"); // Serial.println(z_accel); // 2 触发重力感应-向下 if (z_accel > zaccel_threshold && !is_falling && stand_up_count == 0 && roll_adjust == original_roll_adjust && leg_height_base == original_leg_height_base && !obstacle_btn_down && !obstacle_enconter_count && (millis() - last_falling_trigger_time > FALLING_COOLDOWN) // 核心：5秒冷却 ) { is_falling = true; last_falling_trigger_time = millis(); // 更新触发时间戳 // 腿部收缩 ACC[0] = ACC[1] = 250; Speed[0] = Speed[1] = 1000; Position[0] = SERVO0_MIN + 150; Position[1] = SERVO1_MIN - 150; sms_sts.SyncWritePosEx(ID, 2, Position, Speed, ACC); resetZeroPoint(); return; // 跳过后续正常高度计算 } // 下坠重力感应后舵机结束判断与恢复逻辑 if (is_falling) { if (!sms_sts.ReadMove(ID[0]) && !sms_sts.ReadMove(ID[1])) { is_falling = false; }else{ return; } } // 机身大角度倒地时，强制腿部收缩 if (abs(LQR_angle) > 25.0f) { // 默认舵机速度和加速度 ACC[0] = SERVO0_ACC; ACC[1] = SERVO1_ACC; Speed[0] = SERVO0_SPEED; Speed[1] = SERVO1_SPEED; Position[0] = SERVO0_MIN; Position[1] = SERVO1_MIN; sms_sts.SyncWritePosEx(ID, 2, Position, Speed, ACC); return; // 跳过后续leg高度计算 } // 正常腿部高度计算 ACC[0] = wrobot.acc0; // 强转为byte（舵机库要求） ACC[1] = wrobot.acc1; Speed[0] = wrobot.speed0; // 强转为u16（舵机库要求） Speed[1] = wrobot.speed1; float roll_angle = (float)mpu6050.getAngleX() + roll_adjust; // 加上roll角度偏差 leg_position_add = pid_roll_angle(lpf_roll(roll_angle)); // 左后腿默认等于 wrobot.height left_height = wrobot.height; right_height = wrobot.height; LegHeightDiff = 0; // 初始化 roll 角度补偿值 // 智能计算左右脚高度差， 如果同时有转向和前后指令 ，自动计算腿部高度补偿 if (abs(wrobot.joyx) > 10 && abs(wrobot.joyy) > 10) { LegHeightDiff = map(abs(wrobot.joyy), 0, 100, 0, 10); leg_position_add = 0; // 不需要两个脚一样高 } if (wrobot.joyx > 10 && abs(wrobot.joyy) > 10) { // 左脚抬高 left_height = wrobot.height + LegHeightDiff ; // Serial.print("左脚抬高"); } else if (wrobot.joyx < -10 && abs(wrobot.joyy) > 10) { // 右脚抬高 right_height = wrobot.height + LegHeightDiff; // Serial.print("右脚抬高"); } // 根据新的高度计算舵机位置 // id[0] 正面看右手，id[1] 正面看左手 // 2047是舵机中间位置，8.4是系数，32是默认高度，最高80，最低32 // const int LEG_HEIGHT_BASE 这值越小，机身越高，实测范围 0（最高），52（最低） Position[0] = 2047 + 8.4 * (left_height - leg_height_base ) - leg_position_add; Position[1] = 2047 - 8.4 * (right_height - leg_height_base ) - leg_position_add; // 舵机1：限制在 SERVO0_MIN（下限）~ SERVO0_MAX（上限），和原逻辑一致 Position[0] = constrain(Position[0], SERVO0_MIN, SERVO0_MAX); // 舵机2：限制在 SERVO1_MAX（下限）~ SERVO1_MIN（上限），交换参数顺序适配反向范围 Position[1] = constrain(Position[1], SERVO1_MAX, SERVO1_MIN); sms_sts.SyncWritePosEx(ID, 2, Position, Speed, ACC); } // 收缩小腿蓄能 void jump_charge() // 腿部弯曲（蓄能） { ACC[0] = 250; ACC[1] = 250; Speed[0] = 450; Speed[1] = 450; Position[0] = (SERVO0_MIN + 80); // 不能是SERVO1_MIN值，防止腿部碰撞 Position[1] = (SERVO1_MIN - 80); sms_sts.SyncWritePosEx(ID, 2, Position, Speed, ACC); } // 跳跃控制 void jump_loop() { if ((wrobot.jump == 1) && (jump_pre_flag == 0)) { jump_charge(); jump_pre_flag = 1; } if( abs(LQR_angle) > 20.0f && jump_pre_flag == 1){ // 车身没有平稳，不能跳跃 wrobot.jump = 0; jump_pre_flag = 0; // 重置跳跃准备标志 jump_flag = 0; // 跳跃过程结束 left_jump_flag = 0; right_jump_flag = 0; forward_jump_flag = 0; place_jump_flag = 0; back_jump_flag = 0; startLEDBlink(CRGB::Yellow, 100, 2 ); return; // 跳过后续leg高度计算 } if(jump_pre_flag > 0 ){ jump_pre_flag ++; } // 给jump_pre_flag一点余量，确保收缩小腿蓄能已经结束，且舵机停止运动了 if(jump_pre_flag > 20 && !sms_sts.ReadMove(ID[0]) && !sms_sts.ReadMove(ID[1])){ // 前后左右跳跃配合loop函数中脉冲 if( left_jump_flag ){ left_jump_flag ++ ; if( left_jump_flag > 20 ){ left_jump_flag = 0; } }else if( right_jump_flag ){ right_jump_flag ++ ; if( right_jump_flag > 20 ){ right_jump_flag = 0; } }else if( forward_jump_flag ){ forward_jump_flag ++ ; if(forward_jump_flag > 20){ // 向前跳跃只有20个脉冲 forward_jump_flag = 0; } }else if( back_jump_flag ){ back_jump_flag ++ ; if(back_jump_flag > 15){ back_jump_flag = 0; } }else if( place_jump_flag ){ // 原地跳跃 place_jump_flag ++ ; if(place_jump_flag > 20){ place_jump_flag = 0; } }else{ // 跳跃开始 jump_flag = 1; jump_pre_flag = 0; ACC[0] = 0; ACC[1] = 0; Speed[0] = 0; Speed[1] = 0; Position[0] = SERVO0_MAX + 20; // 极限距离 Position[1] = SERVO1_MAX - 20; sms_sts.SyncWritePosEx(ID, 2, Position, Speed, ACC); } } if (jump_flag > 0) // 跳跃计数; { jump_flag ++; } // 跳跃中，腿部缩起来 if( (jump_flag > 30) && (jump_flag < 35) ) { ACC[0] = 0; ACC[1] = 0; Speed[0] = 0; Speed[1] = 0; Position[0] = (SERVO0_MIN + 80); // 100 约等于食指宽度 Position[1] = (SERVO1_MIN - 80); sms_sts.SyncWritePosEx(ID, 2, Position, Speed, ACC); } // 轮子着地 // if (jump_flag > 200) // 2000=6s ,1s=2000/6=333.33 if (jump_flag > 150) // 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() { // 跳跃中，YAW_output 设为0，避免干扰左右旋转 if(jump_flag){ YAW_output = 0; return; } if(trace_mode){ if(dx_to_joyx!= 9999){ wrobot.joyx = dx_to_joyx; }else if(yaw_to_joyx != 9999){ wrobot.joyx = yaw_to_joyx; }else{ wrobot.joyx = 0; } } // 1. 根据abs(wrobot.joyx)，动态设置yaw_target系数0.1~1 float coeff = map( abs(wrobot.joyx), 0, 100, 10, 100) / 100.0f; coeff = constrain(coeff, 0.1f, 1.0f); float yaw_target = wrobot.joyx * coeff; // 2. 根据abs(wrobot.joyx)，提高PID响应，临时放大系数 float yaw_angle_fator = 1.0f; if( wrobot.joyy == 0 && abs(wrobot.joyx) > 10 && !dragon_head_mode && !trace_mode){ // 原地打转 yaw_angle_fator = map( abs(wrobot.joyx), 0, 100, 1.0, 2.0); // 根据转向速度，智能计算wrobot.height // abs(wrobot.joyx) 范围0到100，默认0，输出范围20-50,默认 30 // 反向映射：绝对值30→60，绝对值100→0（线性过渡） wrobot.height = map(abs(wrobot.joyx), 0, 100, 50, 30); // 强制约束输出在0~60范围内（防止异常值） wrobot.height = constrain(wrobot.height, 30, 50); // 使用低波过滤器，平滑数据 wrobot.height = lpf_height(wrobot.height); // 增加rgb效果 startLEDBlink(CRGB::Red, 200, 1); } float yaw_angle_control = pid_yaw_angle(yaw_target) * yaw_angle_fator; // 限制yaw_angle_control上限，避免超压（按电机7.4V反推，设为12较合适） yaw_angle_control = constrain(yaw_angle_control, -12.0f, 12.0f); YAW_gyro = (float)mpu6050.getGyroZ(); // 左右偏航角速度，用于纠正小车前后走直线时的角度偏差 float yaw_gyro_control = pid_yaw_gyro(YAW_gyro); YAW_output = yaw_angle_control + yaw_gyro_control; } // 重置距离零点 void resetZeroPoint() { distance_zeropoint = LQR_distance; pid_lqr_u.error_prev = 0; pitch_adjust = 0.0f; } /*======================================== * xbox 手柄控制 * ========================================*/ void processControllerData(const XboxControllerNotificationParser& remoteData) { // String str = String(xboxController.xboxNotif.btnY) + "," + // Y键 // String(xboxController.xboxNotif.btnX) + "," + // X键 // String(xboxController.xboxNotif.btnB) + "," + // B键 // String(xboxController.xboxNotif.btnA) + "," + // A键 // String(xboxController.xboxNotif.btnLB) + "," + // 左肩键 // String(xboxController.xboxNotif.btnRB) + "," + // 右肩键 // String(xboxController.xboxNotif.btnSelect) + "," + // 中间十字 左键 试图键 // String(xboxController.xboxNotif.btnStart) + "," + // 中间十字 右键 菜单键 // String(xboxController.xboxNotif.btnXbox) + "," + // 中间十字 上键 home键 // String(xboxController.xboxNotif.btnShare) + "," + // 中间十字 下键 截图键 // String(xboxController.xboxNotif.btnLS) + "," + // 左摇杆键 // String(xboxController.xboxNotif.btnRS) + "," + // 右摇杆键 // String(xboxController.xboxNotif.btnDirUp) + "," + // 上键 // String(xboxController.xboxNotif.btnDirRight) + "," + // 右键 // String(xboxController.xboxNotif.btnDirDown) + "," + // 下键 // String(xboxController.xboxNotif.btnDirLeft) + "," + // 左键 // String(xboxController.xboxNotif.joyLHori) + "," + // 左摇杆 水平轴 （左-右 0 -65535） // String(xboxController.xboxNotif.joyLVert) + "," + // 左摇杆 垂直轴 （上-下 0 -65535） // String(xboxController.xboxNotif.joyRHori) + "," + // 右摇杆 水平轴 （左-右 0 -65535） // String(xboxController.xboxNotif.joyRVert) + "," + // 右摇杆 垂直轴 （上-下 0 -65535） // String(xboxController.xboxNotif.trigLT) + "," + // 左扳机键 （松开- 按下 0 -1023） // String(xboxController.xboxNotif.trigRT) ; // 右扳机键 （松开- 按下 0 -1023） // Serial.println(str); // 正在执行动作组，忽略其他指令 // if (isExecutingAction) { // return; // } // 坐下 if (remoteData.btnLB && !last_btnLB && robot_enabled) { robot_enabled = false; sitting_down = 1; // 标记开始坐下动作保存当前的角度零点 pid_trace_joyx.P = 0.5; // 追踪模式 cancel_kick_mode(); } // 第二次按坐下，让舵机失能 if (remoteData.btnLB && !last_btnLB && !robot_enabled) { sms_sts.EnableTorque(ID[0], 0); // 第一个舵机失能 0 失能，1 使能 sms_sts.EnableTorque(ID[1], 0); // 第二个舵机失能 } last_btnLB = remoteData.btnLB; // 起立 if (remoteData.btnRB && !robot_enabled) { robot_enabled = true; sitting_down = 0; // 清除坐下动作标记 stand_up_count ++; // 站立标志位 pid_trace_joyx.P = 0.25; // 追踪模式 } last_btnRB = remoteData.btnRB; // 修改后代码（保留摇杆指令，仅禁止起升/跳跃） if (!robot_enabled || sitting_down) { wrobot.jump = 0; // 禁止跳跃 wrobot.roll = 0; // 禁止左右摇摆（起升相关） wrobot.height = 0; // 禁止高度调整（起升相关） } // 跳跃状态不接受指令 if( jump_flag > 0){ wrobot.jump = 0; // 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; } // 前后移动 右摇杆Y轴 convertedJ2PotY = constrain( map(remoteData.joyRVert, 0, 65535, 100, -100), // 原始0~65535，目标100~-100 -100, 100 ); if(abs(convertedJ2PotY) > deadZone) { // 前后运动 -100 到 100 wrobot.joyy = convertedJ2PotY; }else{ wrobot.joyy = 0; } // 龙头模式 if (remoteData.btnStart && !last_btnStart) { dragon_head_mode = !dragon_head_mode; // 切换模式 if (dragon_head_mode) { setLEDColor(CRGB::Purple); // 紫色LED标识龙头模式 } else { setLEDColor(CRGB::Black); // 关闭LED } } // 左右转向 左摇杆X轴：先映射到-100~100，再按比例放大到-100~100 if(!dragon_head_mode){ // 不是龙头模式，左摇杆控制旋转 convertedJ1PotX = constrain( map(remoteData.joyLHori, 0, 65535, -100, 100), -100, 100 ); if(abs(convertedJ1PotX) > deadZone && ( (last_convertedJ1PotX > 0 && convertedJ1PotX >= last_convertedJ1PotX ) || (last_convertedJ1PotX < 0 && convertedJ1PotX <= last_convertedJ1PotX) )) { // 左右运动 -100 到 100 wrobot.joyx = convertedJ1PotX; } else { wrobot.joyx = 0; } }else{ // 龙头模式 右摇杆控制旋转，左摇杆不控制旋转 convertedJ2PotX = constrain( map(remoteData.joyRHori, 0, 65535, -100, 100), -100, 100 ); if(abs(convertedJ2PotX) > deadZone && ( (last_convertedJ2PotX > 0 && convertedJ2PotX >= last_convertedJ2PotX ) || (last_convertedJ2PotX <0 && convertedJ2PotX <= last_convertedJ2PotX ) )) { // 左右运动 -100 到 100 wrobot.joyx = convertedJ2PotX * dragon_joyx_factor; } else { wrobot.joyx = 0; } } last_convertedJ1PotX = convertedJ1PotX; last_convertedJ2PotX = convertedJ2PotX; // 智能计算wrobot.height ，根据前后速度， // convertedJ2PotY 范围-100到100，默认0，输出范围30（最矮）-50（最高）, 默认 50 // wrobot.height 0 最矮，50最高 wrobot.height = map( abs(convertedJ2PotY), 0, 100, 50, 30); wrobot.height = constrain(wrobot.height, 30, 50); wrobot.height = lpf_height(wrobot.height); // 向右键 控制左右摇摆角度 if( !remoteData.btnShare && remoteData.btnDirRight) { roll_adjust += 0.20; // 左右摇摆角度 } // 向左键 控制左右摇摆角度 if( !remoteData.btnShare && remoteData.btnDirLeft) { roll_adjust -= 0.20; // 左右摇摆角度 } // 向上键 控制机身升高 if(!remoteData.btnShare && remoteData.btnDirUp) { leg_height_base -= 0.20; // 机身升高 } // 向下键 控制机身下降 if(!remoteData.btnShare && remoteData.btnDirDown) { leg_height_base += 0.20; // 机身下降 } // 截图键 + 向上键 if(remoteData.btnShare && remoteData.btnDirUp && last_btnDirUp) { int new_s2 = current_s2 + 1; // ±1°调整 测试 setCarmeraFixServoAngles(new_s2); // 摄像头舵机上下运动 } // 截图键 + 向下键 if(remoteData.btnShare && remoteData.btnDirDown && last_btnDirDown) { int new_s2 = current_s2 - 1; // ±1°调整 测试 setCarmeraFixServoAngles(new_s2); // 摄像头舵机上下运动 } // 截图键 + 向右键 last_btnDirRight if(remoteData.btnShare && remoteData.btnDirRight && !last_btnDirLeft) { pitch_adjust += 0.20; // 向后倾斜 } // 截图键 + 向左键 控制向前倾斜 if(remoteData.btnShare && remoteData.btnDirLeft && !last_btnDirLeft) { pitch_adjust -= 0.20; // 向前倾斜 } last_btnDirUp = remoteData.btnDirUp; last_btnDirDown = remoteData.btnDirDown; last_btnDirRight = remoteData.btnDirRight; last_btnDirLeft = remoteData.btnDirLeft; // 还原姿态 if (remoteData.btnLS) { roll_adjust = original_roll_adjust; pitch_adjust = 0.0f; leg_height_base = original_leg_height_base; pitch_zeropoint = original_pitch_zeropoint; } // 右扳机 高度向下 ：原始0-1023 // leg_height_base = constrain( // map(remoteData.trigRT, 0, 1023, 20, 60), // 原始范围0-1023，默认0，所以leg_height_base=20 // 20, 60 // ); // 左扳机 rgb led 上键 闪烁6次：红红黄黄绿绿 if(remoteData.trigLT && !isBlinking){ startColorSequenceBlink(); } // 左扳机 控制前档舵机，追踪模式下不可用，因为是自动控制 if(remoteData.trigLT && !trace_mode){ int servo_angle = map(remoteData.trigLT, 0, 1023, 0, 180); setFrontierServoAngles(servo_angle); } // 左扳机 强制回到零点 if(!remoteData.trigLT && !trace_mode){ setFrontierServoAngles(0); } // 右摇杆按键 跳跃 if (remoteData.btnRS && !last_btnRS && robot_enabled) { // 1=true，0=false wrobot.jump = 1; // 跳跃 place_jump_flag = 1; // 跳跃 }else{ wrobot.jump = 0; // 不跳跃 } last_btnRS = remoteData.btnRS; // 向左跳跃 if (remoteData.btnX && !last_btnX && robot_enabled) { wrobot.jump = 1; left_jump_flag = 1; } last_btnX = remoteData.btnX; // 向右跳跃 if (remoteData.btnB && !last_btnB && robot_enabled) { wrobot.jump = 1; right_jump_flag = 1; // 跳跃 } last_btnB = remoteData.btnB; // 向前跳跃（非踢球模式） if (remoteData.btnY && !last_btnY && robot_enabled && !trace_mode) { wrobot.jump = 1; forward_jump_flag = 1; } // 追逐并转向踢会球模式 @@@@@@ if (remoteData.btnY && !last_btnY && robot_enabled && trace_mode) { if(kick_mode != "kick_back_mode"){ SetKickMode("kick_back_mode"); }else if(kick_mode == "kick_back_mode"){ SetKickMode("kick_place_mode"); } } last_btnY = remoteData.btnY; // 向后跳跃（非踢球模式） if (remoteData.btnA && !last_btnA && robot_enabled && !trace_mode) { wrobot.jump = 1; back_jump_flag = 1; } // 追逐踢球模式 @@@@@@ if (remoteData.btnA && !last_btnA && robot_enabled && trace_mode) { if(kick_mode != "kick_run_mode"){ SetKickMode("kick_run_mode"); }else if(kick_mode == "kick_run_mode"){ SetKickMode("kick_place_mode"); } } last_btnA = remoteData.btnA; // trigRT 根据扳机键按压力度调整振动力度 if (xboxController.xboxNotif.trigRT > 0) { XboxtrigRTVibration(); } // 需要再按一次进入越障模式 if(!obstacle_mode && last_trigRT == 0 && xboxController.xboxNotif.trigRT > 0 && robot_enabled){ obstacle_mode = true; // 可以进入越障模式 } // 进入越障模式 trigRT = xboxController.xboxNotif.trigRT; if (trigRT > 0 && obstacle_mode && robot_enabled) { obstacle_btn_down++; wrobot.joyy = 20; } // 越障模式进入过程取消 if (trigRT == 0 && last_trigRT > 0) { obstacle_cancel(); } last_trigRT = trigRT; // 原地踢球模式 if (remoteData.btnSelect && !last_btnSelect && !remoteData.btnShare) { trace_mode = !trace_mode; if(trace_mode){ SetKickMode("kick_place_mode"); // 原地踢球模式 }else { cancel_kick_mode(); } } // 舵机中位校准 中间十字左右键同时按下 if (calibrationOfs_flag == 0 && remoteData.btnSelect && last_btnSelect && remoteData.btnStart && last_btnStart) { calibrationOfs_flag =1; sms_sts.CalibrationOfs(ID[0]); sms_sts.CalibrationOfs(ID[1]); XboxKeyVibration(100,2000); // 震动 // Serial.println("CalibrationOfs"); } if(calibrationOfs_flag > 0){ calibrationOfs_flag ++; } if(calibrationOfs_flag > 500){ calibrationOfs_flag =0; } last_btnSelect = remoteData.btnSelect; last_btnStart = remoteData.btnStart; } // 执行连续动作的函数 void runActionSequence() { // 若未执行动作或动作指针为空，直接返回 if (!isExecutingAction || currentAction == NULL) { return; } // 获取当前时间 unsigned long currentTime = millis(); // --------------- 停顿逻辑处理 --------------- if (isPausing) { // 停顿期间不更新任何控制参数（保持上一步状态） unsigned long pauseElapsed = currentTime - pauseStartTime; // 停顿时间结束，切换到下一步 if (pauseElapsed >= currentPauseDuration) { isPausing = false; currentStepIndex++; stepStartTime = currentTime; // 记录新步骤开始时间 // Serial.print("停顿结束，切换到步骤："); // Serial.println(currentStepIndex); } return; // 停顿期间直接返回，不执行后续逻辑 } // --------------- 正常步骤执行逻辑 --------------- unsigned long elapsedTime = currentTime - stepStartTime; ActionStep currentStep = currentAction->steps[currentStepIndex]; // 检查当前步骤是否为结束标记 if (currentStep.stepDuration == 0) { isExecutingAction = false; currentStepIndex = 0; currentAction = NULL; // 重置参数 wrobot.joyx = 0; wrobot.joyy = 0; wrobot.jump = 0; roll_adjust = 0.0f; leg_height_base = 20.0f; wrobot.acc0 = SERVO0_ACC; // 恢复默认加速度 wrobot.acc1 = SERVO1_ACC; wrobot.speed0 = SERVO0_SPEED; // 恢复默认速度 wrobot.speed1 = SERVO1_SPEED; return; } // 串口调试 // if(step_joyx != -1){ // currentStep.joyx = (currentStep.joyx/abs(currentStep.joyx) * step_joyx); // } // if(step_duration != -1){ // currentStep.stepDuration = step_duration; // } // 更新当前步骤的控制参数 wrobot.joyx = currentStep.joyx; wrobot.joyy = currentStep.joyy; wrobot.jump = currentStep.jump; roll_adjust = currentStep.roll_adjust; leg_height_base = currentStep.leg_height_base; // 舵机参数同步：动作集定义了则覆盖，未定义则保持wrobot的默认值（全局常量） wrobot.acc0 = (currentStep.acc0 != -1) ? currentStep.acc0 : SERVO0_ACC; wrobot.acc1 = (currentStep.acc1 != -1) ? currentStep.acc1 : SERVO1_ACC; wrobot.speed0 = (currentStep.speed0 != -1) ? currentStep.speed0 : SERVO0_SPEED; wrobot.speed1 = (currentStep.speed1 != -1) ? currentStep.speed1 : SERVO1_SPEED; if (elapsedTime >= currentStep.stepDuration) { // 若设置了停顿时间，进入停顿状态 if (currentStep.pauseDuration > 0) { isPausing = true; currentPauseDuration = currentStep.pauseDuration; // 记录当前需要停顿的时间 pauseStartTime = currentTime; } else { // 无停顿，直接切换到下一步 currentStepIndex++; stepStartTime = currentTime; } } } // 障碍检测 void obstacle_detect() { // 自动越障前进模式下,持续300次循环，防止刚启动由于惯性无法立即向前 if(!obstacle_btn_down){ return; } // 越障高度检测 // if( trigRT > 0 && trigRT < 400 ){ // 蓝灯，最低障碍 // obstacle_level = "low"; // setLEDColor(CRGB::Blue); // obstacle_pitch = low_obstacle_pitch; // servo_up_height = low_servo_up_height; // servo_down_height = low_servo_down_height; // motor_target = low_motor_target; // }else if( trigRT >= 900 ){ // 红灯，最高障碍 obstacle_level = "high"; setLEDColor(CRGB::Red); obstacle_pitch = high_obstacle_pitch; servo_up_height = high_servo_up_height; servo_down_height = high_servo_down_height; motor_target = high_motor_target; }else{ // 黄灯，中度障碍 obstacle_level = "mid"; setLEDColor(CRGB::Yellow); obstacle_pitch = mid_obstacle_pitch; servo_up_height = mid_servo_up_height; servo_down_height = mid_servo_down_height; motor_target = mid_motor_target; } // 使其向前倾斜，防止向后倒 pitch_adjust = -2.0f; // 检测速度停滞 if ( obstacle_btn_down > 300 && obstacle_enconter_count == 0 && LQR_speed > 0.0f && LQR_speed < 0.1f && robot_enabled && !sitting_down && !jump_flag ){ obstacle_enconter_count = 1; } } // 磕头越障 void obstacle_loop() { if(obstacle_enconter_count == 0){ return; } obstacle_enconter_count++; if(obstacle_pitch_adjust_count > 0){ obstacle_pitch_adjust_count++; pitch_adjust -=5.0f; } if(obstacle_motor_go_count > 0){ obstacle_motor_go_count++; } // 向前倾斜 if (obstacle_status == "" && obstacle_enconter_count == 5){ obstacle_status = "pitch_adjust"; obstacle_pitch_adjust_count = 1; // 如果扳机键按到底，伸长腿 if (obstacle_pitch_adjust_count == 1 && obstacle_level == "high" ){ ACC[0] = ACC[1] = 150; Speed[0] = Speed[1] = 700; Position[0] = (SERVO0_MIN + servo_up_height); // MAX=390 Position[1] = (SERVO1_MIN - servo_up_height); sms_sts.SyncWritePosEx(ID, 2, Position, Speed, ACC); startLEDBlink(CRGB::Yellow, 100, 1 ); } } // motor_go:向前滚动 + 舵机收缩(shrink) if( obstacle_status == "pitch_adjust_over" && !sms_sts.ReadMove(ID[0]) && !sms_sts.ReadMove(ID[1]) ){ obstacle_status = "motor_go"; obstacle_pitch_adjust_count = 0; obstacle_motor_go_count = 1; pitch_adjust = 0.0f; // 收缩腿 if(obstacle_motor_go_count == 1){ setFrontierServoAngles(30); ACC[0] = ACC[1] = 250; Speed[0] = Speed[1] = 2500; Position[0] = (SERVO0_MIN + servo_down_height); Position[1] = (SERVO1_MIN - servo_down_height); sms_sts.SyncWritePosEx(ID, 2, Position, Speed, ACC); } } } void obstacle_cancel() { obstacle_btn_down = 0; obstacle_status = ""; obstacle_enconter_count = 0; obstacle_motor_go_count = 0; obstacle_pitch_adjust_count = 0; pitch_adjust = 0.0f; //负数前倾，正数后倾 obstacle_mode = false; // 跳出越障模式 setLEDColor(CRGB::Black); } void kick_ball_loop(){ if(trace_mode){ if (kick_mode == "kick_run_mode") { // 运动追踪模式 setLEDColor(CRGB::Blue); }else if(kick_mode == "kick_back_mode") { // 追逐并转向踢会球模式 setLEDColor(CRGB::Red); }else if(kick_mode == "kick_place_mode"){ // 原地踢球模式 setLEDColor(CRGB::Green); } }else{ // 非踢球模式下，动态调整高度 if(wrobot.joyy == 0 ){ if(current_s1 > 90){ // 打开挡板 leg_height_base = 30.0f; }else if(current_s1 > 10){ leg_height_base = constrain(current_s1, 15.0f, 30.0f); }else{ leg_height_base = original_leg_height_base; } } } } // 通过偏差deviation 控制摄像头上下左右运动 void kick_ball_main(int dx, int dy) { // 在运动踢球时，踢好球，需要有一段停止前进时间 // if(kick_over_count > 0 && kick_over_count < kick_over_count_max){ // kick_over_count ++; // }else{ // kick_over_count = 0; // } // Serial.println("kick_over_count: " + String(kick_over_count) ); // 不是追踪模式 if(!trace_mode){ dx_to_joyx = 9999; // 不左右旋转 dy_to_joyy = 9999; // 不前后追逐球 trace_ob_flag = false; last_dy = 0; // 重置相机舵机PID控制器状态 last_dy_time = 0; return; } // 追踪模式，找不到目标, 略微低头 if( trace_mode && (dx == 9999 or dy == 9999)){ dx_to_joyx = 9999; // 不左右旋转 dy_to_joyy = 9999; // 不前后追逐球 trace_ob_flag = false; last_dy = 0; // 重置相机舵机PID控制器状态 last_dy_time = 0; setCarmeraFixServoAngles(60); // 摄像头低头 setFrontierServoAngles(0); // 关闭挡板 // return; } // Serial.println("s2: " + String(current_s2) + " dy: " + String(dy)); // 原地踢球模式 if( kick_mode == "kick_place_mode"){ cam_aim_ball(dy); // 相机瞄准 joyx_aim_ball(dx); // 控制左右 使小车正面是否朝向物体 if(current_s2 < place_ball_s2 && dy > place_kick_ball_dy && dy < 120){ // 球到车身下方了，打球 kick_ball_core(); }else { // 追踪到目标 ready_kick_ball(); // 准备踢球 } } // 运动踢球模式 if(kick_mode == "kick_run_mode"){ cam_aim_ball(dy); // 相机瞄准 if(kick_over_count){ // 踢好球之后阶段 if(kick_over_count > 0 && kick_over_count < kick_over_count_max){ kick_over_count ++; }else{ kick_over_count = 0; yaw_to_joyx = 9999; // 不旋转偏航角 } if(!align_flag){ align_yaw_zero(); // 对齐偏航角 }else{ dy_to_joyy = -50; // 后退 } }else{ align_flag = false; // 重置对齐标志 joyx_aim_ball(dx); // 控制左右 使小车正面是否朝向物体 if(chased_flag){ if(kick_over_count == 0){ dy_to_joyy = 9999; kick_ball_core(); // 踢球 kick_over_count = 1; // 计数用于后退 chased_flag = false; } }else{ chase_ball(dy); } } } } void align_yaw_zero(){ // 获取当前偏航角 & 计算与基准角的偏差 // 小车正对人，kick_yaw_zero 为基准角 // 向右（以人为标准），current_yaw变大（变正数），yaw_error 变小负数 // 向左（以人为标准），current_yaw变小（变负数），yaw_error 变大正数 float current_yaw = mpu6050.getAngleZ(); float yaw_error = kick_yaw_zero - current_yaw; // 基准角 - 当前角 = 需修正的偏差 // 串口测试，写在一行 // Serial.println( "Zero:" + String(kick_yaw_zero) + ",Current:" + String(current_yaw) + ",Error:" + String(yaw_error)); if(abs(yaw_error) < yaw_align_threshold){ Serial.println("aligned"); // 偏航角已对齐：更新状态为“已对齐” yaw_to_joyx = 9999; // 重置偏航对齐控制值 align_flag = true; // 已经对齐偏航角了 pid_yaw_align.error_prev = 0.0f; // 重置偏航对齐控制器状态 } else { // Serial.println("aligning"); // 未对齐，通过专用PID计算yaw_to_joyx控制转向 int joyx_direction = (yaw_error > 0) ? -1 : 1; // 偏差为正：需要右转；偏差为负：需要左转 yaw_to_joyx = constrain(pid_yaw_align(abs(yaw_error * yaw_error_coff)) * joyx_direction, -100, 100); // dy_to_joyy = 9999; // 对齐期间停止前进 align_flag = false; } } // 追逐球，并转向，踢回球 void chase_ball(int dy){ // 物体在中间 dy=0, 物体在上方 dy趋近-100, 物体在下方 dy趋近 100 // 已经追到球了 if(current_s2 < chase_ball_s2 && dy > run_kick_ball_dy && dy < 120){ chased_flag = true; // Serial.println("chased"); }else{ // 未追到球，继续追逐 ob_y = ob_ball_dy - dy; dy_to_joyy = pid_trace_joyy(ob_y); ready_kick_ball(); // 准备踢球 // Serial.println("chasing"); } } // 踢足球核心函数，控制前档舵机角度为0，使足球进入射门区域 void kick_ball_core(){ setFrontierServoAngles(0); // 踢球 leg_height_base = original_leg_height_base; // 上升; } // 准备踢球，打开挡板，收到后方 void ready_kick_ball(){ if( abs(current_s1 - ready_kick_angel) > 5){ setFrontierServoAngles(ready_kick_angel); // 打开挡板，收到后方 leg_height_base = ready_leg_height_base; // 下降 } } // 相机瞄准 void cam_aim_ball (int dy){ if(dy == 9999){ return; } // 物体在上方 dy趋近-100 // 物体在下方 dy趋近 100 // 中间 dy = 0 if(abs(dy) > 10){ // 偏差超过阈值才进行调整 unsigned long current_time = millis(); // 首次执行初始化时间戳 if(last_dy_time == 0){ last_dy_time = current_time; last_dy = dy; } // 计算new_s2 unsigned long dt = max((unsigned long)1, current_time - last_dy_time); float d_term = pid_cam_d * (dy - last_dy) / (float)dt * 10; float p_term = pid_cam_p * dy; float pd_output = p_term + d_term; pd_output = constrain(pd_output, -pid_trace_joyy_output_limit, pid_trace_joyy_output_limit); int new_s2 = current_s2 - (int)pd_output; // 更新状态变量 last_dy = dy; last_dy_time = current_time; // 控制舵机运动 setCarmeraFixServoAngles(new_s2); }else{ // 偏差过小，重置PD状态 last_dy = 0; } } // 控制左右 使小车正面是否朝向物体 void joyx_aim_ball (int dx){ if(dx == 9999){ return; } //----- 控制左右 使小车正面是否朝向物体-------- // 物体在左方 dx趋近-150 // 物体在右方 dx趋近 150 // 中间 dx=0 只需要一个区间 50 // 判断是否瞄准 if( abs(dx) < 50){ // 小车正面已经瞄准 trace_ob_flag = true; dx_to_joyx = 9999; // 已经追踪到了目标，不需要再左右调整旋转 pitch_adjust = 0.0f; // debug }else{ // 没有瞄准 trace_ob_flag = false; } // pid 左右旋转 瞄准目标 if(!trace_ob_flag){ int joyx_derection = (dx > 0) ? -1 : 1; dx_to_joyx = pid_trace_joyx(abs(dx)) * joyx_derection; } } // 控制摄像头舵机 void setCarmeraFixServoAngles(int servo_angle) { servo_angle = constrain(servo_angle, 0, 180); cam_fix_servo.write(servo_angle); current_s2 = servo_angle; } // 控制前档舵机 void setFrontierServoAngles(int servo_angle) { current_s1 = constrain(servo_angle, 0, 180); frontier_servo.write(servo_angle); } // 通过角度控制舵机 void setServoAngles(int s1, int s2) { setFrontierServoAngles(s1); // s1 前档舵 setCarmeraFixServoAngles(s2); // s2 摄像头舵机 } void SerialToMaixcam(String cat, String str){ // if(str == "chase_ball_over" or str == "aim_face_over"){ // Serial.println( cat + "=" + str + ";" ); // } } // 退出追踪模式 void cancel_kick_mode(){ kick_over_count = 0; trace_mode = false; trace_ob_flag = false; chased_flag = false; SetKickMode(""); dx_to_joyx = 9999; dy_to_joyy = 9999; yaw_to_joyx = 9999; pid_trace_joyx.error_prev = 0.0f; pid_trace_joyy.error_prev = 0.0f; pid_yaw_align.error_prev = 0.0f; setLEDColor(CRGB::Black); leg_height_base = original_leg_height_base; // 上升 } void SetKickMode(String mode){ kick_mode = mode; yaw_to_joyx = 9999; // 进入kick_back_mode时，记录当前偏航角作为基准0度 if(mode == "kick_run_mode" || mode == "kick_back_mode"){ kick_yaw_zero = mpu6050.getAngleZ(); // 读取当前偏航角（Z轴角度）作为基准 pid_yaw_align.error_prev = 0.0f; // 重置偏航对齐PID状态 } }