配列を用いて記憶走行を行っていく
Dependencies: mbed AQM0802 CRotaryEncoder TB6612FNG
main.cpp
00001 ////ライントレースサンプル 00002 #include "mbed.h" 00003 #include "CRotaryEncoder.h" 00004 #include "TB6612.h" 00005 #include "AQM0802.h" 00006 00007 00008 //☆★☆★各種パラメータ調整箇所☆★☆★☆★ 00009 #define DEFAULT_SPEED 300 //1走目の基本速度[mm/sec] 00010 #define DEFAULT_SPEED1 600 00011 #define DEFAULT_SPEED2 900 00012 #define STOP_DISTANCE 200000 //停止距離200000[um]⇒20[cm] 00013 #define TURN_POWER 0.6 //コースアウト時の旋回力 00014 #define PULSE_TO_UM 28 //エンコーダ1パルス当たりのタイヤ移動距離[um] 00015 #define INTERRUPT_TIME 3000 //割りこみ周期[us] 00016 #define DEFAULT_GRAY 0.2f //フォトリフレクタデジタル入力の閾値 00017 //シリアル通信でSensor_Digital値を確認し調整する。 00018 #define MARKER_WIDTH 10000 //マーカ幅[um](ビニルテープ幅19000[um]以内) 00019 //コースの傷によってマーカ誤検知する場合は値を大きくする。 00020 #define CROSS_JUDGE 4 //ラインセンサいくつ以上白線検知で交差点認識するか設定。 00021 //モータ速度のゲイン関連(むやみに調整しない) 00022 #define M_KP 0.002f //P(比例)制御成分 00023 #define M_KD 0.001f //D(微分)制御成分 00024 00025 //フォトリフレクタのゲイン(外側に行くにつれ値を何倍させたいか調整する。) 00026 #define S_K1 1.0f //float演算させる値には必ずfを付ける 00027 #define S_K2 2.4f //2倍 00028 #define S_K3 4.7f //4倍 00029 00030 //ラインセンサ各種制御成分 00031 #define S_KP 1.0f //ラインセンサ比例成分。大きいほど曲がりやすい 00032 #define S_KD 0.5f //ラインセンサ微分成分。大きいほど急なラインずれに強くなる。 00033 //////////☆★☆★☆★☆★☆★////////////// 00034 00035 00036 00037 //スイッチ状態の定義 00038 #define PUSH 0 //スイッチ押したときの状態 00039 #define PULL 1 //スイッチ離したときの状態 00040 //機体状態の定義 00041 #define STOP 0x80 //機体停止状態 00042 #define RUN_START 0x40 //スタートマーカ通過 00043 #define RUN_COURSE_LOUT 0x20 //左コースアウト状態 00044 #define RUN_COURSE_CENTER 0x18 //ライン中央走行状態 00045 #define RUN_COURSE_ROUT 0x04 //右コースアウト状態 00046 #define SECOND_RUN 0x02 //機体停止状態 00047 #define TUARD_RUN 0x01 //機体設定モード 00048 00049 00050 //デジタル入力オブジェクト定義 00051 DigitalIn push_sw(D13); 00052 /////アナログ入力オブジェクト定義////////// 00053 AnalogIn s1(D3); 00054 AnalogIn s2(A6); 00055 AnalogIn s3(A5); 00056 AnalogIn s4(A4); 00057 AnalogIn s5(A3); 00058 AnalogIn s6(A2); 00059 AnalogIn s7(A1); 00060 AnalogIn s8(A0); 00061 00062 /* 00063 AnalogIn s1(A1); 00064 AnalogIn s2(D3); 00065 AnalogIn s3(A6); 00066 AnalogIn s4(A5); 00067 AnalogIn s5(A4); 00068 AnalogIn s6(A3); 00069 AnalogIn s7(A2); 00070 AnalogIn s8(A0); 00071 */ 00072 /////////////////////////////////////// 00073 Serial PC(USBTX,USBRX); 00074 CRotaryEncoder encoder_a(D1,D0); //モータAのエンコーダ 00075 CRotaryEncoder encoder_b(D11,D12); //モータBのエンコーダ 00076 Ticker timer; //タイマ割込み用 00077 TB6612 motor_a(D2,D7,D6); //モータA制御用(pwma,ain1,ain2) 00078 TB6612 motor_b(D10,D8,D9); //モータB制御用(pwmb,bin1,bin2) 00079 AQM0802 lcd(I2C_SDA,I2C_SCL); //液晶制御用 00080 00081 //使用変数の定義 00082 int Sw_Ptn; 00083 int Old_Sw_Ptn; 00084 int Sw=0; 00085 int Coner_c=0; //カウントを格納 00086 char Coner_str[3]; 00087 double S1_Data,S2_Data,S3_Data,S4_Data,S5_Data,S6_Data,S7_Data,S8_Data; 00088 double All_Sensor_Data; //ラインセンサ総データ量 00089 double Sensor_Diff[2]={0,0}; //ラインセンサ偏差 00090 double Sensor_P =0.0f; //ラインセンサP(比例成分)制御量 00091 double Sensor_D =0.0f; //ラインセンサD(微分成分)制御量 00092 double Sensor_PD=0.0f; //ラインセンサP,D成分の合計 00093 char Gray_Str[5]; //LCD閾値表示用文字列 00094 float Gray=DEFAULT_GRAY; 00095 long int Enc_Count_A=0,Enc_Count_B=0; //エンコーダパルス数を格納 00096 long int Enc_A_Rotate=0,Enc_B_Rotate=0; 00097 long int Stop_Distance=STOP_DISTANCE; 00098 00099 long int memory_A=0; //移動距離格納 00100 long int memory_B=0; 00101 char MemoryA_Str[5]; //LCD閾値表示用文字列 00102 char MemoryB_Str[5]; 00103 long int Distance_A=0,Distance_B=0; //タイヤ移動距離を格納[mm] 00104 long int Distance_memory_A=0, Distance_memory_B=0; 00105 00106 long int Marker_Run_Distance=0; 00107 long int Speed_A=0, Speed_B=0; //現在速度 00108 00109 long int Low_Speed=DEFAULT_SPEED; 00110 long int Medium_Speed=DEFAULT_SPEED1; 00111 long int High_Speed=DEFAULT_SPEED2; 00112 char Speed_Str[5]; //LCD速度表示用文字列 00113 long int Target_Speed_A=0,Target_Speed_B=0; //目標速度 00114 long int Target_Speed_A1=0,Target_Speed_B1=0; //目標速度 00115 long int Motor_A_Diff[2]={0,0}; //過去の速度偏差と現在の速度偏差を格納 00116 long int Motor_B_Diff[2]={0,0}; // 00117 float Motor_A_P,Motor_B_P; //モータ速度制御P成分 00118 float Motor_A_D,Motor_B_D; //モータ速度制御D成分 00119 float Motor_A_PD,Motor_B_PD; //モータ速度制御PD合成 00120 float Motor_A_Pwm,Motor_B_Pwm; //モータへの出力 00121 unsigned char Sensor_Digital =0x00; 00122 unsigned char Old_Sensor_Digital=0x00; 00123 int Sensor_Cnt=0; 00124 unsigned char Machine_Status =STOP; //機体状態 00125 unsigned char Old_Machine_Status=0x00; //過去の機体状態 00126 int Marker_Pass_Flag = 0; 00127 int Old_Marker_Pass_Flag=0; 00128 int Corner_Flag=0; 00129 int SG_Flag=0; 00130 int SG_Cnt=0; 00131 int Cross_Flag=0; 00132 00133 int Row=0; //行変数 00134 float course_data[100][3]; //記憶走行用配列 00135 00136 void sensor_analog_read(){ 00137 S1_Data=s1.read(); 00138 S2_Data=s2.read(); 00139 S3_Data=s3.read(); 00140 S4_Data=s4.read(); 00141 S5_Data=s5.read(); 00142 S6_Data=s6.read(); 00143 S7_Data=s7.read(); 00144 S8_Data=s8.read(); 00145 } 00146 00147 00148 void sensor_digital_read(){//8つのフォトリフレクタの入力を8ビットのデジタルパターンに変換 00149 Sensor_Cnt=0; 00150 Old_Sensor_Digital=Sensor_Digital; 00151 if(S1_Data>Gray){ 00152 Sensor_Digital |= 0x80; //7ビット目のみセット (1にする。) 00153 }else Sensor_Digital &= 0x7F; //7ビット目のみマスク(0にする。) 00154 if(S2_Data>Gray){ 00155 Sensor_Digital |= 0x40; //6ビット目のみセット (1にする。) 00156 Sensor_Cnt++; 00157 }else Sensor_Digital &= 0xBF; //6ビット目のみマスク(0にする。) 00158 if(S3_Data>Gray){ 00159 Sensor_Digital |= 0x20; //5ビット目のみセット (1にする。) 00160 Sensor_Cnt++; 00161 }else Sensor_Digital &= 0xDF; //5ビット目のみマスク(0にする。) 00162 if(S4_Data>Gray){ 00163 Sensor_Digital |= 0x10; //4ビット目のみセット (1にする。) 00164 Sensor_Cnt++; 00165 }else Sensor_Digital &= 0xEF; //4ビット目のみマスク(0にする。) 00166 if(S5_Data>Gray){ 00167 Sensor_Digital |= 0x08; //3ビット目のみセット (1にする。) 00168 Sensor_Cnt++; 00169 }else Sensor_Digital &= 0xF7; //3ビット目のみマスク(0にする。) 00170 if(S6_Data>Gray){ 00171 Sensor_Digital |= 0x04; //2ビット目のみセット (1にする。) 00172 Sensor_Cnt++; 00173 }else Sensor_Digital &= 0xFB; //2ビット目のみマスク(0にする。) 00174 if(S7_Data>Gray){ 00175 Sensor_Digital |= 0x02; //1ビット目のみセット (1にする。) 00176 Sensor_Cnt++; 00177 }else Sensor_Digital &= 0xFD; //1ビット目のみマスク(0にする。) 00178 if(S8_Data>Gray){ 00179 Sensor_Digital |= 0x01; //0ビット目のみセット (1にする。) 00180 }else Sensor_Digital &= 0xFE; //0ビット目のみマスク(0にする。) 00181 } 00182 00183 void Machine_Status_Set(){ 00184 Old_Machine_Status=Machine_Status; 00185 00186 //機体がライン中央に位置するとき 00187 if(Sensor_Digital&RUN_COURSE_CENTER )Machine_Status|=RUN_COURSE_CENTER; 00188 else Machine_Status &= 0xE7;//ライン中央情報のマスク 00189 if((Sensor_Digital==0x00)&&(Old_Sensor_Digital==0x40)){//左センサコースアウト時 00190 Machine_Status|=RUN_COURSE_LOUT;//左コースアウト状態のビットをセット 00191 }else if((Machine_Status&RUN_COURSE_LOUT)&&(Sensor_Digital&RUN_COURSE_CENTER)){ 00192 //左コースアウト状態かつ機体がライン中央に復帰したとき 00193 Machine_Status &= 0xDF;//左コースアウト情報のみマスク 00194 } 00195 if((Sensor_Digital==0x00)&&(Old_Sensor_Digital==0x02)){//右センサコースアウト時 00196 Machine_Status|=RUN_COURSE_ROUT;//右コースアウト状態のビットをセット 00197 }else if((Machine_Status&RUN_COURSE_ROUT)&&(Sensor_Digital&RUN_COURSE_CENTER)){ 00198 //右コースアウト状態かつ機体がライン中央に復帰したとき 00199 Machine_Status &= 0xFB;//右コースアウト情報のみマスク 00200 } 00201 } 00202 00203 00204 //タイマ割り込み1[ms]周期 00205 void timer_interrupt(){ 00206 00207 //ラインセンサ情報取得 00208 sensor_analog_read(); 00209 sensor_digital_read(); 00210 00211 //機体状態の取得 00212 Machine_Status_Set(); 00213 00214 //交差点の認識 00215 if(Sensor_Cnt>=CROSS_JUDGE )Cross_Flag=1;//ラインセンサ4つ以上検知状態の時は交差点を示す。 00216 00217 //各種マーカの検知 00218 Old_Marker_Pass_Flag=Marker_Pass_Flag;//過去のフラグを退避 00219 if(Sensor_Digital&0x81){ //マーカセンサ検知時 00220 Marker_Pass_Flag=1; //マーカ通過中フラグをON 00221 if(Sensor_Digital&0x80)Corner_Flag=1; //コーナセンサの検知 00222 if(Sensor_Digital&0x01)SG_Flag=1; //スタートゴールセンサの検知 00223 if((Corner_Flag==1)&&(SG_Flag==1));//交差点通過中。何もしない 00224 }else Marker_Pass_Flag=0;//マーカ通過終了 00225 00226 //マーカ通過後、マーカ種類判別 00227 if((Old_Marker_Pass_Flag==1)&&(Marker_Pass_Flag==0)){//マーカ通過後 00228 if(Marker_Run_Distance>MARKER_WIDTH){//マーカ幅がもっともらしいとき 00229 if(Cross_Flag==1);//交差点の時は何もしない 00230 else if((SG_Flag==1)&&(SG_Cnt==0)){//ゴールスタートマーカの時⇒1回目 00231 SG_Cnt=1; 00232 }else if((SG_Flag==1)&&(SG_Cnt==1)){//ゴールスタートマーカの時⇒2回目 00233 Machine_Status|=STOP; //機体停止状態へ 00234 SG_Cnt=0; 00235 }else if(Corner_Flag==1){//コーナマーカの時 00236 00237 Distance_memory_A=0; 00238 Distance_memory_B=0; 00239 Enc_Count_A=encoder_a.Get(); //エンコーダパルス数を取得 00240 Enc_Count_B=-encoder_b.Get(); 00241 Distance_memory_A=(Enc_Count_A*PULSE_TO_UM); 00242 Distance_memory_B=(Enc_Count_B*PULSE_TO_UM); 00243 00244 course_data[Row][0]=Distance_memory_A; 00245 course_data[Row][1]=Distance_memory_B; 00246 course_data[Row][2]=Medium_Speed; 00247 00248 /*PC.printf("左:%.2f",course_data[Row][0]); 00249 PC.printf("右:%.2f",course_data[Row][1]); 00250 PC.printf("速度:%.2f",course_data[Row][2]); 00251 */ 00252 00253 Row++; 00254 00255 } 00256 }else{//マーカではなく、誤検知だった場合。 00257 //何もしない 00258 } 00259 Corner_Flag=0; 00260 SG_Flag=0; 00261 Cross_Flag=0; 00262 Marker_Run_Distance=0;//マーカ通過距離情報リセット 00263 } 00264 00265 //センサ取得値の重ね合わせ(端のセンサほどモータ制御量を大きくする) 00266 All_Sensor_Data=-(S2_Data*S_K3+S3_Data*S_K2+S4_Data*S_K1)+(S5_Data*S_K1+S6_Data*S_K2+S7_Data*S_K3); 00267 Sensor_Diff[1]=Sensor_Diff[0];//過去のラインセンサ偏差を退避 00268 Sensor_Diff[0]=All_Sensor_Data; 00269 Sensor_P=All_Sensor_Data*S_KP; //ラインセンサ比例成分の演算 00270 Sensor_D=(Sensor_Diff[0]-Sensor_Diff[1])*S_KD; //ラインセンサ微分成分の演算 00271 Sensor_PD=Sensor_P+Sensor_D; 00272 00273 00274 ////モータ現在速度の取得 00275 Enc_Count_A=encoder_a.Get(); //エンコーダパルス数を取得 00276 Enc_Count_B=-encoder_b.Get(); 00277 Distance_A=(Enc_Count_A*PULSE_TO_UM); //移動距離をmm単位で格納 00278 Distance_B=(Enc_Count_B*PULSE_TO_UM); 00279 00280 Distance_memory_A=(Enc_Count_A*PULSE_TO_UM); 00281 Distance_memory_B=(Enc_Count_B*PULSE_TO_UM); 00282 00283 Speed_A=(Distance_A*1000)/INTERRUPT_TIME;//走行速度演算[mm/s] 00284 Speed_B=(Distance_B*1000)/INTERRUPT_TIME; 00285 00286 if(Machine_Status&STOP){//機体停止状態の時 00287 Enc_A_Rotate+=Enc_Count_A;//閾値用に左エンコーダ値の蓄積 00288 if(Enc_A_Rotate<-6400)Enc_A_Rotate=-6400; 00289 if(Enc_A_Rotate>6400)Enc_A_Rotate=6400; 00290 Enc_B_Rotate+=Enc_Count_B;//速度用に右エンコーダ値の蓄積 00291 if(Enc_B_Rotate<-6400)Enc_B_Rotate=-6400; 00292 if(Enc_B_Rotate>6400)Enc_B_Rotate=6400; 00293 if(Stop_Distance<0)Stop_Distance=0; 00294 if(Stop_Distance>STOP_DISTANCE)Stop_Distance=STOP_DISTANCE; 00295 } 00296 if(Marker_Pass_Flag==1){//マーカ通過中は通過距離情報を蓄積する。 00297 Marker_Run_Distance+=(Distance_A+Distance_B)/2; 00298 } 00299 //エンコーダ関連情報のリセット 00300 Distance_A=0; 00301 Distance_B=0; 00302 00303 encoder_a.Set(0); 00304 encoder_b.Set(0); 00305 00306 memory_A=Distance_memory_A; 00307 memory_B=Distance_memory_B; 00308 00309 /////各モータの目標速度の設定 00310 if(Sw==0){ 00311 00312 Motor_A_Diff[1]=Motor_A_Diff[0]; 00313 Motor_B_Diff[1]=Motor_B_Diff[0]; 00314 00315 Target_Speed_A=Medium_Speed; 00316 Target_Speed_B=Medium_Speed; 00317 00318 Motor_A_Diff[0]=(Target_Speed_A-Speed_A); 00319 Motor_B_Diff[0]=(Target_Speed_B-Speed_B); 00320 } 00321 else { 00322 00323 Motor_A_Diff[1]=Motor_A_Diff[0]; 00324 Motor_B_Diff[1]=Motor_B_Diff[0]; 00325 00326 Target_Speed_A1=High_Speed; 00327 Target_Speed_B1=High_Speed; 00328 00329 Motor_A_Diff[0]=(Target_Speed_A1-Speed_A); 00330 Motor_B_Diff[0]=(Target_Speed_B1-Speed_B); 00331 } 00332 /* 00333 /////モータの速度制御 00334 //過去の速度偏差を退避 00335 Motor_A_Diff[1]=Motor_A_Diff[0]; 00336 Motor_B_Diff[1]=Motor_B_Diff[0]; 00337 //現在の速度偏差を取得。 00338 Motor_A_Diff[0]=(Target_Speed_A-Speed_A); 00339 Motor_B_Diff[0]=(Target_Speed_B-Speed_B); 00340 00341 Motor_A_Diff[0]=(Target_Speed_A1-Speed_A); 00342 Motor_B_Diff[0]=(Target_Speed_B1-Speed_B); 00343 */ 00344 00345 //P成分演算 00346 Motor_A_P=Motor_A_Diff[0]*M_KP; 00347 Motor_B_P=Motor_B_Diff[0]*M_KP; 00348 //D成分演算 00349 Motor_A_D=(Motor_A_Diff[0]-Motor_A_Diff[1])*M_KD; 00350 Motor_B_D=(Motor_B_Diff[0]-Motor_B_Diff[1])*M_KD; 00351 //モータ速度制御のPD合成 00352 Motor_A_PD=Motor_A_P+Motor_A_D; 00353 Motor_B_PD=Motor_B_P+Motor_B_D; 00354 //最終的なモータ制御量の合成 00355 Motor_A_Pwm=Motor_A_PD+Sensor_PD; 00356 Motor_B_Pwm=Motor_B_PD-Sensor_PD; 00357 00358 //モータ制御量の上限下限設定 00359 if(Motor_A_Pwm>0.95f)Motor_A_Pwm=0.95f; 00360 else if(Motor_A_Pwm<-0.95)Motor_A_Pwm=-0.95f; 00361 if(Motor_B_Pwm>0.95f)Motor_B_Pwm=0.95f; 00362 else if(Motor_B_Pwm<-0.95f)Motor_B_Pwm=-0.95f; 00363 00364 //モータへの出力 00365 if(!(Machine_Status&STOP)){//マシンが停止状態でなければ 00366 if(Machine_Status&RUN_COURSE_LOUT){ //左端センサ振り切れた時 00367 motor_a=-(-TURN_POWER); //左旋回 00368 motor_b=-(TURN_POWER); 00369 }else if(Machine_Status&RUN_COURSE_ROUT){ //右端センサ振り切れた時 00370 motor_a=-(TURN_POWER); //右旋回 00371 motor_b=-(-TURN_POWER); 00372 }else if(Cross_Flag==1){//交差点通過中 00373 motor_a=-0.3;//交差点なので控えめの速度で直進 00374 motor_b=-0.3; 00375 } 00376 else{ 00377 motor_a=-Motor_A_Pwm; 00378 motor_b=-Motor_B_Pwm; 00379 } 00380 }else{//停止状態の時はモータへの出力は無効 00381 motor_a=0; 00382 motor_b=0; 00383 } 00384 } 00385 00386 int main() { 00387 timer.attach_us(&timer_interrupt,INTERRUPT_TIME);//タイマ割り込みスタート 00388 lcd.cls();//表示クリア 00389 lcd.locate(0,0); 00390 lcd.print("STOP"); 00391 lcd.locate(0,1); 00392 //lcd.print(" "); 00393 00394 sprintf(Speed_Str,"%04d",Medium_Speed); 00395 lcd.print(Speed_Str); 00396 00397 while(1){ 00398 Old_Sw_Ptn=Sw_Ptn; //過去のスイッチ入力情報を退避 00399 Sw_Ptn=push_sw; //現在のスイッチ入力情報の取得 00400 if((!(Old_Machine_Status&STOP))&&(Machine_Status&STOP)){//走行終了時 00401 //sprintf(MemoryA_Str,"%d",memory_A); 00402 //sprintf(MemoryB_Str,"%d",memory_B); 00403 lcd.locate(0,0); 00404 lcd.print(" "); 00405 lcd.locate(0,0); 00406 lcd.print("STOP"); 00407 00408 //lcd.locate(0,0); 00409 //lcd.print(MemoryA_Str); 00410 //lcd.locate(0,1); 00411 //lcd.print(MemoryB_Str); 00412 wait(5); 00413 Gray=DEFAULT_GRAY; 00414 Medium_Speed=DEFAULT_SPEED1; 00415 00416 Sw++; 00417 } 00418 00419 if(Machine_Status&STOP){//機体停止状態の時 00420 00421 Gray=DEFAULT_GRAY+((float)Enc_A_Rotate/16000);//センサ閾値調整 00422 sprintf(Gray_Str,"%3.2f",Gray);//速度情報文字列変換 00423 sprintf(Coner_str,"%d",Coner_c); 00424 00425 lcd.print(Gray_Str); 00426 lcd.print(" "); 00427 lcd.print(Coner_str); 00428 if(Sw==0){ 00429 Medium_Speed=DEFAULT_SPEED1+(Enc_B_Rotate/16);//標準速度調整 00430 sprintf(Speed_Str,"%04d",Medium_Speed);//速度情報文字列変換 00431 }else { 00432 High_Speed=DEFAULT_SPEED2+(Enc_B_Rotate/16); 00433 sprintf(Speed_Str,"%04d",High_Speed);//速度情報文字列変換 00434 } 00435 00436 lcd.locate(0,1); 00437 lcd.print(" "); 00438 lcd.locate(0,1); 00439 lcd.print(Speed_Str); 00440 00441 } 00442 00443 00444 if((Old_Sw_Ptn==PULL)&&(Sw_Ptn==PUSH)){//スイッチが押された瞬間 00445 if(Machine_Status&STOP){//機体停止状態の時 00446 Coner_c=0; 00447 lcd.locate(0,0); 00448 lcd.print(" "); 00449 lcd.locate(0,0); 00450 lcd.print("GO!!"); 00451 wait(2); 00452 Stop_Distance=0; 00453 Machine_Status&=0x7F;//ストップ状態解除 00454 }else{//機体走行中であったとき 00455 //各種フラグのクリア 00456 Corner_Flag=0; 00457 SG_Flag=0; 00458 Cross_Flag=0; 00459 Marker_Run_Distance=0;//マーカ通過距離情報リセット 00460 00461 Machine_Status |= STOP;//機体停止状態にする。 00462 lcd.locate(0,0); 00463 lcd.print(" "); 00464 lcd.locate(0,0); 00465 lcd.print("STOP"); 00466 } 00467 } 00468 } 00469 }
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