SRM / Mbed 2 deprecated LabWork2VFH

sda

Dependencies:   mbed

main.cpp@4:5a892f5ab5a8, 2019-03-24 (annotated)

Committer:
jsobiecki
Date:
Sun Mar 24 01:11:20 2019 +0000
Revision:
4:5a892f5ab5a8
Parent:
2:c507076bfd93
Child:
5:1649f59c37de
arrays added

Who changed what in which revision?

UserRevisionLine numberNew contents of line
jsobiecki 0:719ea21609f1 1 #include "mbed.h"
jsobiecki 0:719ea21609f1 2 #include "Robot.h"
jsobiecki 0:719ea21609f1 3 #include "math.h"
jsobiecki 4:5a892f5ab5a8 4 #include "ActiveCell.h"
jsobiecki 4:5a892f5ab5a8 5 #include "HistogramCell.h"
jsobiecki 0:719ea21609f1 6 #define M_PI 3.14159265358979323846
jsobiecki 0:719ea21609f1 7 //EXERCICIO 1
jsobiecki 0:719ea21609f1 8 //Luis Cruz N2011164454
jsobiecki 4:5a892f5ab5a8 9 //Jacek Sobecki N2018319609
jsobiecki 0:719ea21609f1 10 Serial pc(SERIAL_TX, SERIAL_RX, 115200);
jsobiecki 0:719ea21609f1 11 DigitalIn button(PC_13);
jsobiecki 0:719ea21609f1 12 void poseEst(float p[], float radius, float enc_res, float b);
jsobiecki 0:719ea21609f1 13 void SpeedLim(float w[]);
jsobiecki 4:5a892f5ab5a8 14 void initializeArrays();
jsobiecki 4:5a892f5ab5a8 15 void calcForce();
jsobiecki 4:5a892f5ab5a8 16 void updateActive(double xR, double yR);
shut 2:c507076bfd93 17 //int ReadSensors();
jsobiecki 4:5a892f5ab5a8 18 //void updateHist(int hist[][], int active[][],int x,int y);
jsobiecki 4:5a892f5ab5a8 19 const int m = 200, n = 200, activeSize = 11;
jsobiecki 4:5a892f5ab5a8 20 const int hSize = 200;
jsobiecki 4:5a892f5ab5a8 21 const int aSize = 11;
jsobiecki 4:5a892f5ab5a8 22 ActiveCell activeReg[aSize][aSize];
jsobiecki 4:5a892f5ab5a8 23 HistogramCell histogram[hSize][hSize];
jsobiecki 4:5a892f5ab5a8 24
jsobiecki 0:719ea21609f1 25 int main(){
jsobiecki 0:719ea21609f1 26
jsobiecki 0:719ea21609f1 27 button.mode(PullUp);
jsobiecki 0:719ea21609f1 28 getCountsAndReset();
jsobiecki 0:719ea21609f1 29 setSpeeds(0, 0);
jsobiecki 4:5a892f5ab5a8 30 initializeArrays();
jsobiecki 0:719ea21609f1 31 while(button==1);
jsobiecki 0:719ea21609f1 32
jsobiecki 0:719ea21609f1 33 //w[0] = Omega | w[1] = X | w[2] = Y
jsobiecki 0:719ea21609f1 34 //p[0] = X | p[1] = Y | p[2] = Theta
jsobiecki 0:719ea21609f1 35 //p_obj[0] = X | p_obj[1] = Y | p_obj[2] = Theta
jsobiecki 0:719ea21609f1 36 //b = Distance between wheels, enc_res = Encoder Resolution, v = Calculated speed
jsobiecki 0:719ea21609f1 37 //k_v = Speed gain, k_s = Curvature gain, wratio = Angular speed ratio control command
shut 2:c507076bfd93 38 //Cells dim: 5x5cm |
shut 2:c507076bfd93 39 int hist[m][n] , active[activeSize][activeSize];
shut 2:c507076bfd93 40 float w[3], v, p[3], p_obj[3], theta, theta_error, err, integral = 0.0;
shut 2:c507076bfd93 41 const float radius = 3.5, b = 13.3, enc_res = 1440, k_v = 7,
shut 2:c507076bfd93 42 k_s = 60, k_i = 1, sample_time = 0.05, Fcr = 1.0, d_stalker = 5.0;
jsobiecki 0:719ea21609f1 43 // ===============================================================================
jsobiecki 0:719ea21609f1 44 // =================================== COORDS ====================================
shut 2:c507076bfd93 45 // ===============================================================================
jsobiecki 0:719ea21609f1 46 //Target coordinates
shut 2:c507076bfd93 47 p_obj[0] = 400, p_obj[1] = 400, p_obj[2] = 0;
jsobiecki 0:719ea21609f1 48 //Initial coordinates:
shut 2:c507076bfd93 49 p[0] = 100, p[1] = 100, p[2] = 0;
jsobiecki 0:719ea21609f1 50 // ===============================================================================
jsobiecki 0:719ea21609f1 51 // =================================== EXECUTION =================================
jsobiecki 0:719ea21609f1 52 // ===============================================================================
jsobiecki 0:719ea21609f1 53 while(1){
jsobiecki 0:719ea21609f1 54 getCountsAndReset();
jsobiecki 0:719ea21609f1 55 pc.printf("Speeds: Left=%lf Right=%lf\n", w[1], w[2]);
shut 2:c507076bfd93 56 pc.printf("Odometer: X=%lf Y=%lf Theta=%lf\n", p[0], p[1], p[2]);
jsobiecki 0:719ea21609f1 57 pc.printf("Position: X=%lf Y=%lf Theta=%lf\n", p[0], p[1], p[2]);
shut 2:c507076bfd93 58
jsobiecki 0:719ea21609f1 59 //Path calculation
shut 2:c507076bfd93 60 poseEst(p, radius, enc_res, b); //Pose estimation
shut 2:c507076bfd93 61 //Control Law
shut 2:c507076bfd93 62 err = sqrt(pow((p_obj[0]-p[0]),2)+pow((p_obj[1]-p[1]),2)) - d_stalker; //distance to the point
jsobiecki 0:719ea21609f1 63 theta = atan2(p_obj[1]-p[1],p_obj[0]-p[0]);
jsobiecki 0:719ea21609f1 64 theta = atan2(sin(theta),cos(theta));
jsobiecki 0:719ea21609f1 65 p[2] = atan2(sin(p[2]),cos(p[2]));
jsobiecki 0:719ea21609f1 66 theta_error = theta-p[2];
shut 2:c507076bfd93 67 w[0] = k_s*(theta_error); //direction gain
jsobiecki 4:5a892f5ab5a8 68 integral += err;
shut 2:c507076bfd93 69 v = k_v*err+k_i*integral; //Speed gain
jsobiecki 0:719ea21609f1 70 w[1] = (v-(b/2)*w[0])/radius;
jsobiecki 0:719ea21609f1 71 w[2] = (v+(b/2)*w[0])/radius;
jsobiecki 0:719ea21609f1 72 SpeedLim(w);
jsobiecki 0:719ea21609f1 73 if((fabs(p[0]-p_obj[0])+fabs(p[1]-p_obj[1])) < 1){
jsobiecki 0:719ea21609f1 74 setSpeeds(0,0);
jsobiecki 0:719ea21609f1 75 }
jsobiecki 0:719ea21609f1 76 else{
jsobiecki 0:719ea21609f1 77 setSpeeds(w[1], w[2]);
jsobiecki 0:719ea21609f1 78 }
jsobiecki 0:719ea21609f1 79 wait(sample_time);
jsobiecki 0:719ea21609f1 80 }
jsobiecki 0:719ea21609f1 81 }
jsobiecki 0:719ea21609f1 82 // ===============================================================================
jsobiecki 0:719ea21609f1 83 // =================================== FUNCTIONS =================================
jsobiecki 0:719ea21609f1 84 // ===============================================================================
jsobiecki 0:719ea21609f1 85 //Pose Estimation function
jsobiecki 0:719ea21609f1 86 void poseEst(float p[], float radius, float enc_res, float b){
jsobiecki 0:719ea21609f1 87 float deltaDl, deltaDr, deltaD, deltaT;
jsobiecki 0:719ea21609f1 88 deltaDl = ((float)countsLeft)*(2.0*M_PI*radius/enc_res);
jsobiecki 0:719ea21609f1 89 deltaDr = ((float)countsRight)*(2.0*M_PI*radius/enc_res);
jsobiecki 0:719ea21609f1 90 deltaD = (deltaDr + deltaDl)/2;
jsobiecki 0:719ea21609f1 91 deltaT = (deltaDr - deltaDl)/b;
jsobiecki 0:719ea21609f1 92 if(fabs(deltaT) == 0){
jsobiecki 0:719ea21609f1 93 p[0] = p[0] + deltaD*cos(p[2]) + deltaT/2;
jsobiecki 0:719ea21609f1 94 p[1] = p[1] + deltaD*sin(p[2]) + deltaT/2;
jsobiecki 0:719ea21609f1 95 return;
jsobiecki 0:719ea21609f1 96 }
jsobiecki 0:719ea21609f1 97 p[0] = p[0] + deltaD*(sin(deltaT/2.0f)/(deltaT/2.0f))*cos(p[2]+deltaT/2.0f);
jsobiecki 0:719ea21609f1 98 p[1] = p[1] + deltaD*(sin(deltaT/2.0f)/(deltaT/2.0f))*sin(p[2]+deltaT/2.0f);
jsobiecki 0:719ea21609f1 99 p[2] = p[2] + deltaT;
jsobiecki 0:719ea21609f1 100 }
jsobiecki 0:719ea21609f1 101 //Speed limiter function
jsobiecki 0:719ea21609f1 102 void SpeedLim(float w[]){
jsobiecki 0:719ea21609f1 103 float wratio;
jsobiecki 0:719ea21609f1 104 wratio = w[2]/w[1];
jsobiecki 0:719ea21609f1 105 if(w[2] > 150 || w[1] > 150){
jsobiecki 0:719ea21609f1 106 if(wratio < 1){
jsobiecki 0:719ea21609f1 107 w[1] = 150;
jsobiecki 0:719ea21609f1 108 w[2] = w[1]*wratio;
jsobiecki 0:719ea21609f1 109 }
jsobiecki 0:719ea21609f1 110 else if(wratio > 1){
jsobiecki 0:719ea21609f1 111 w[2] = 150;
jsobiecki 0:719ea21609f1 112 w[1] = w[2]/wratio;
jsobiecki 0:719ea21609f1 113 }
jsobiecki 0:719ea21609f1 114 else{
jsobiecki 0:719ea21609f1 115 w[2] = 150;
jsobiecki 0:719ea21609f1 116 w[1] = 150;
jsobiecki 0:719ea21609f1 117 }
jsobiecki 0:719ea21609f1 118 }
jsobiecki 0:719ea21609f1 119 if(w[2] < 50 || w[1] < 50){
jsobiecki 0:719ea21609f1 120 if(wratio < 1){
jsobiecki 0:719ea21609f1 121 w[1] = 50;
jsobiecki 0:719ea21609f1 122 w[2] = w[1]*wratio;
jsobiecki 0:719ea21609f1 123 }
jsobiecki 0:719ea21609f1 124 else if(wratio > 1){
jsobiecki 0:719ea21609f1 125 w[2] = 50;
jsobiecki 0:719ea21609f1 126 w[1] = w[2]/wratio;
jsobiecki 0:719ea21609f1 127 }
jsobiecki 0:719ea21609f1 128 else{
jsobiecki 0:719ea21609f1 129 w[2] = 50;
jsobiecki 0:719ea21609f1 130 w[1] = 50;
jsobiecki 0:719ea21609f1 131 }
jsobiecki 0:719ea21609f1 132 }
jsobiecki 0:719ea21609f1 133 }
jsobiecki 4:5a892f5ab5a8 134
jsobiecki 4:5a892f5ab5a8 135 void initializeArrays() {
jsobiecki 4:5a892f5ab5a8 136 for (int i = 0; i < hSize; i++) {
jsobiecki 4:5a892f5ab5a8 137 for (int j = 0; j < hSize; j++) {
jsobiecki 4:5a892f5ab5a8 138 histogram[i][j].calculate(i, j);
jsobiecki 4:5a892f5ab5a8 139 }
jsobiecki 4:5a892f5ab5a8 140 }
jsobiecki 4:5a892f5ab5a8 141 for (int i = 0; i < aSize; i++) {
jsobiecki 4:5a892f5ab5a8 142 for (int j = 0; j < aSize; j++) {
jsobiecki 4:5a892f5ab5a8 143 activeReg[i][j].calDist(i, j);
jsobiecki 4:5a892f5ab5a8 144 }
jsobiecki 4:5a892f5ab5a8 145 }
jsobiecki 4:5a892f5ab5a8 146 }
jsobiecki 4:5a892f5ab5a8 147 void calcForce(){
jsobiecki 4:5a892f5ab5a8 148 for (int i = 0; i < aSize; i++) {
jsobiecki 4:5a892f5ab5a8 149 for (int j = 0; j < aSize; j++) {
jsobiecki 4:5a892f5ab5a8 150 activeReg[i][j].calForce();
jsobiecki 4:5a892f5ab5a8 151 }
jsobiecki 4:5a892f5ab5a8 152 }
jsobiecki 4:5a892f5ab5a8 153 }
jsobiecki 4:5a892f5ab5a8 154 //every time robot changes position we need to call this function to update active region
jsobiecki 4:5a892f5ab5a8 155 //and calculate forces
jsobiecki 4:5a892f5ab5a8 156 //xR, yR - robots position in coordinates system
jsobiecki 4:5a892f5ab5a8 157 void updateActive(double xR, double yR) {
jsobiecki 4:5a892f5ab5a8 158 int idXr = 0;
jsobiecki 4:5a892f5ab5a8 159 int idYr = 0;
jsobiecki 4:5a892f5ab5a8 160 for (int i = 0; i < hSize; i++) {
jsobiecki 4:5a892f5ab5a8 161 for (int j = 0; j < hSize; j++) {
jsobiecki 4:5a892f5ab5a8 162 if (xR > histogram[i][j].x - 2.5 && xR < histogram[i][j].x + 2.5 && yR > histogram[i][j].y - 2.5 &&
jsobiecki 4:5a892f5ab5a8 163 yR < histogram[i][j].y + 2.5) {
jsobiecki 4:5a892f5ab5a8 164 idXr = i;
jsobiecki 4:5a892f5ab5a8 165 idYr = j;
jsobiecki 4:5a892f5ab5a8 166 break;
shut 2:c507076bfd93 167 }
shut 2:c507076bfd93 168 }
shut 2:c507076bfd93 169 }
jsobiecki 4:5a892f5ab5a8 170 int m = idXr - aSize / 2;
jsobiecki 4:5a892f5ab5a8 171 for (int k = 0; k < aSize; k++) {
jsobiecki 4:5a892f5ab5a8 172 int n = idYr - aSize / 2;
jsobiecki 4:5a892f5ab5a8 173 for (int l = 0; l < aSize; l++) {
jsobiecki 4:5a892f5ab5a8 174 if (m > 0 && n > 0 && m < hSize && n < hSize) {
jsobiecki 4:5a892f5ab5a8 175 activeReg[k][l].cellVal = histogram[m][n].cellVal;
jsobiecki 4:5a892f5ab5a8 176 }
jsobiecki 4:5a892f5ab5a8 177 n++;
jsobiecki 4:5a892f5ab5a8 178 }
jsobiecki 4:5a892f5ab5a8 179 m++;
jsobiecki 4:5a892f5ab5a8 180 }
jsobiecki 4:5a892f5ab5a8 181 calcForce();
shut 2:c507076bfd93 182 }