Renate de Boer / Mbed 2 deprecated script_voor_project_copy

Script 15-10-2019

Dependencies:   Servoaansturing mbed QEI HIDScope biquadFilter MODSERIAL FastPWM

main.cpp@41:dcfe6c86e3f5, 2019-11-05 (annotated)

Committer:
Renate
Date:
Tue Nov 05 16:09:52 2019 +0000
Revision:
41:dcfe6c86e3f5
Parent:
40:b26d19d52d40
Child:
42:ca4bbc3e0239
Deels al servo toegevoegd

Who changed what in which revision?

UserRevisionLine numberNew contents of line
RobertoO 0:67c50348f842 1 #include "mbed.h"
Rosalie 3:6ee0b20c23b0 2 #include "HIDScope.h"
Rosalie 3:6ee0b20c23b0 3 #include "QEI.h"
RobertoO 1:b862262a9d14 4 #include "MODSERIAL.h"
Rosalie 3:6ee0b20c23b0 5 #include "BiQuad.h"
Renate 41:dcfe6c86e3f5 6 #include "FastPWM.h"
Renate 32:d651c23bbb77 7 #define M_PI 3.14159265358979323846 /* pi */
WiesjeRoskamp 2:aee655d11b6d 8 #include <math.h>
Renate 41:dcfe6c86e3f5 9 #include "Servo.h"
Renate 21:456acc79726c 10 #include <cmath>
Renate 41:dcfe6c86e3f5 11 #include <complex>
RobertoO 0:67c50348f842 12
WiesjeRoskamp 2:aee655d11b6d 13 Serial pc(USBTX, USBRX);
Rosalie 3:6ee0b20c23b0 14
Renate 23:4572750a5c59 15 // TICKERS
Renate 37:ea621fdf306a 16 Ticker loop_ticker; // Ticker aanmaken die ervoor zorgt dat de ProcessStateMachine met een frequentie vsn 500 Hz kan worden aangeroepen.
Renate 15:ad065ab92d11 17
Renate 23:4572750a5c59 18 // BENODIGD VOOR PROCESS STATE MACHINE
Renate 37:ea621fdf306a 19 enum states {Motors_off, Calib_motor, Calib_EMG, Homing, Operation_mode}; // Alle states definiëren.
Renate 37:ea621fdf306a 20 states currentState = Motors_off; // State waarin wordt begonnen definiëren.
Renate 37:ea621fdf306a 21 bool stateChanged = true; // Toevoegen zodat de initialisatie van de eerste state plaatsvindt.
Renate 23:4572750a5c59 22
Renate 23:4572750a5c59 23 // INPUTS
Renate 37:ea621fdf306a 24 DigitalIn Power_button_pressed(D1); // Definiëren van alle buttons, we gebruiken hiervoor geen InterruptIn, maar DigitalIn.
Renate 9:4de589636f50 25 DigitalIn Emergency_button_pressed(D2);
Renate 22:8585d41a670b 26 DigitalIn Motor_calib_button_pressed(SW2);
Renate 41:dcfe6c86e3f5 27 DigitalIn servo_button_pressed(SW3);
WiesjeRoskamp 2:aee655d11b6d 28
Renate 37:ea621fdf306a 29 AnalogIn EMG_biceps_right_raw (A0); // Definiëren van de ruwe EMG-signalen die binnenkomen via AnalogIn.
Renate 37:ea621fdf306a 30 AnalogIn EMG_biceps_left_raw (A1); // We gebruiken signalen van de kuit en de linker en rechter biceps.
Renate 19:1fd39a2afc30 31 AnalogIn EMG_calf_raw (A2);
Renate 15:ad065ab92d11 32
Renate 37:ea621fdf306a 33 QEI Encoder1(D13, D12, NC, 64); // Definities voor de encoders op motor 1 (Encoder1) en 2 (Encoder2). Hiervoor wordt de QEI library gebruikt
Renate 38:fb163733c147 34 QEI Encoder2(D10, D9, NC, 64); // We gebruiken X2 encoding, wat standaard is en dus niet hoeft worden toegevoegd aan deze defninitie.
Renate 37:ea621fdf306a 35 // Het aantal counts per omwenteling is gelijk aan 64.
Renate 23:4572750a5c59 36 // OUTPUTS
Renate 37:ea621fdf306a 37 PwmOut motor1(D6); // Definities voor de motorsnelheden door middel van PwmOut. Er kan een getal tussen 0 en 1 worden ingevoerd.
Renate 37:ea621fdf306a 38 PwmOut motor2(D5);
Renate 21:456acc79726c 39
Renate 38:fb163733c147 40 DigitalOut motor1_dir(D7); // Definities voor de richtingen van de motoren. Het getal 0 zorgt voor de ene richting, het getal 1 voor de andere.
Renate 37:ea621fdf306a 41 DigitalOut motor2_dir(D4); // In ons geval zijn beide motoren rechtsom draaiend vanaf de assen bekeken, wanneer de richting op 1 wordt gezet.
Renate 23:4572750a5c59 42
Renate 41:dcfe6c86e3f5 43 Servo mijnServo(D7); // Definitie voor de output naar de servo motor, benodigd voor het controleren van de spatelpositie.
Renate 41:dcfe6c86e3f5 44
Renate 23:4572750a5c59 45 // VARIABELEN VOOR ENCODER, MOTORHOEK ETC.
Renate 38:fb163733c147 46 double counts1; // Global variables definiëren voor het aantal counts dat uit de encoder komt en een begindefinitie voor
Renate 37:ea621fdf306a 47 double counts2; // de offset opstellen.
Renate 37:ea621fdf306a 48 double offset1 = 0.0;
Renate 37:ea621fdf306a 49 double offset2 = 0.0;
Renate 37:ea621fdf306a 50 const double conversion_factor = (2.0*M_PI)/((64.0*131.25)/2); // Omrekeningsfactor om de encoder counts om te zetten naar de huidige motorhoek.
Renate 37:ea621fdf306a 51 double theta_h_1_rad; // Actuele motorhoek in radialen (motor 1).
Renate 37:ea621fdf306a 52 double theta_h_2_rad; // Actuele motorhoek in radialen (motor 2).
Renate 38:fb163733c147 53 double q1; // Hoek joint 1 die volgt uit de actuele motorhoeken.
Renate 38:fb163733c147 54 double q2; // Hoek joint 2 die volgt uit de actuele motorhoeken.
Renate 21:456acc79726c 55
Renate 23:4572750a5c59 56 // DEFINITIES VOOR FILTERS
Renate 20:a6a5bdd7d118 57
Renate 21:456acc79726c 58 // BICEPS-RECHTS
Renate 37:ea621fdf306a 59 // Definities voor eerste BiQuadChain (High-pass en Notch) opstellen
Renate 28:7c7508bdb21f 60 BiQuadChain bqcbr;
Renate 37:ea621fdf306a 61 BiQuad bqbr1(0.8006, -1.6012, 0.8006, -1.5610, 0.6414); // High-pass filter met een cut off frequentie van 25 Hz.
Renate 37:ea621fdf306a 62 BiQuad bqbr2(1, -1.6180, 1, -1.6019, 0.9801); // Notch filter met een frequentie van 50 Hz en een notchwidth van 0.01 Hz.
Renate 38:fb163733c147 63 // Na het nemen van de absolute waarde (later) moet de tweede BiQuadChain worden
Renate 37:ea621fdf306a 64 // toegepast. Definieer (twee Low-pass filters-> vierde orde filter verkrijgen):
Renate 21:456acc79726c 65 BiQuadChain bqcbr2;
Renate 37:ea621fdf306a 66 BiQuad bqbr3(1.5515e-4, 3.1030e-4, 1.5515e-4, -1.9645, 0.9651); // Twee low-pass filters met een cut off frequentie van 2 Hz.
Renate 38:fb163733c147 67 BiQuad bqbr4(1.5515e-4, 3.1030e-4, 1.5515e-4, -1.9645, 0.9651);
Renate 20:a6a5bdd7d118 68
Renate 21:456acc79726c 69 // BICEPS-LINKS
Renate 37:ea621fdf306a 70 // Definities voor eerste BiQuadChain (High-pass en Notch) opstellen
Renate 28:7c7508bdb21f 71 BiQuadChain bqcbl;
Renate 37:ea621fdf306a 72 BiQuad bqbl1(0.8006, -1.6012, 0.8006, -1.5610, 0.6414); // High-pass filter met een cut off frequentie van 25 Hz.
Renate 37:ea621fdf306a 73 BiQuad bqbl2(1, -1.6180, 1, -1.6019, 0.9801); // Notch filter met een frequentie van 50 Hz en een notchwidth van 0.01 Hz.
Renate 38:fb163733c147 74 // Na het nemen van de absolute waarde (later) moet de tweede BiQuadChain worden
Renate 37:ea621fdf306a 75 // toegepast. Definieer (twee Low-pass filters-> vierde orde filter verkrijgen):
Renate 21:456acc79726c 76 BiQuadChain bqcbl2;
Renate 37:ea621fdf306a 77 BiQuad bqbl3(1.5515e-4, 3.1030e-4, 1.5515e-4, -1.9645, 0.9651); // Twee low-pass filters met een cut off frequentie van 2 Hz.
Renate 38:fb163733c147 78 BiQuad bqbl4(1.5515e-4, 3.1030e-4, 1.5515e-4, -1.9645, 0.9651);
Renate 21:456acc79726c 79
Renate 21:456acc79726c 80 // KUIT
Renate 37:ea621fdf306a 81 // Definities voor eerste BiQuadChain (High-pass en Notch) opstellen
Renate 28:7c7508bdb21f 82 BiQuadChain bqck;
Renate 37:ea621fdf306a 83 BiQuad bqk1(0.8006, -1.6012, 0.8006, -1.5610, 0.6414); // High-pass filter met een cut off frequentie van 25 Hz.
Renate 37:ea621fdf306a 84 BiQuad bqk2(1, -1.6180, 1, -1.6019, 0.9801); // Notch filter met een frequentie van 50 Hz en een notchwidth van 0.01 Hz.
Renate 38:fb163733c147 85 // Na het nemen van de absolute waarde (later) moet de tweede BiQuadChain worden
Renate 37:ea621fdf306a 86 // toegepast. Definieer (twee Low-pass filters-> vierde orde filter verkrijgen):
Renate 21:456acc79726c 87 BiQuadChain bqck2;
Renate 37:ea621fdf306a 88 BiQuad bqk3(1.5515e-4, 3.1030e-4, 1.5515e-4, -1.9645, 0.9651); // Twee low-pass filters met een cut off frequentie van 2 Hz.
Renate 38:fb163733c147 89 BiQuad bqk4(1.5515e-4, 3.1030e-4, 1.5515e-4, -1.9645, 0.9651);
Renate 20:a6a5bdd7d118 90
Renate 28:7c7508bdb21f 91 // VARIABELEN VOOR EMG + FILTEREN
Renate 37:ea621fdf306a 92 double filtered_EMG_biceps_right_1; // Definities voor ruwe EMG-signalen, gefilterd met de high-pass en notch filter.
Renate 37:ea621fdf306a 93 double filtered_EMG_biceps_left_1;
Renate 37:ea621fdf306a 94 double filtered_EMG_calf_1;
Renate 37:ea621fdf306a 95
Renate 37:ea621fdf306a 96 double filtered_EMG_biceps_right_abs; // Definities voor de signalen, waarbij de absolute waarden genomen zijn van de eerste filterketen.
Renate 37:ea621fdf306a 97 double filtered_EMG_biceps_left_abs;
Renate 37:ea621fdf306a 98 double filtered_EMG_calf_abs;
Renate 37:ea621fdf306a 99
Renate 37:ea621fdf306a 100 double filtered_EMG_biceps_right; // Definities voor de gefilterde EMG-signalen, na de tweede filter keten.
Renate 23:4572750a5c59 101 double filtered_EMG_biceps_left;
Renate 23:4572750a5c59 102 double filtered_EMG_calf;
Renate 23:4572750a5c59 103
Renate 23:4572750a5c59 104 // Variabelen voor HIDScope
Renate 38:fb163733c147 105 HIDScope scope(3); // Op deze manier kunnen drie signalen worden weergegeven in HIDScope.
Renate 23:4572750a5c59 106
Renate 23:4572750a5c59 107 // VARIABELEN VOOR (INITIATIE VAN) EMG KALIBRATIE LOOP
Renate 38:fb163733c147 108 bool calib = false; // Benodigde bool en 'runner' (i_calib) voor het uitvoeren van de EMG-kalbratie.
Renate 23:4572750a5c59 109 static int i_calib = 0;
Renate 21:456acc79726c 110
Renate 37:ea621fdf306a 111 double filtered_EMG_biceps_right_total; // Benodigde variabelen voor het berekenen van een gemiddelde maximale EMG-waarde tijdens de EMG-kalibratie.
Renate 38:fb163733c147 112 double filtered_EMG_biceps_left_total; // Dit totaal is een sommatie van de signalen over 5 seconden.
Renate 37:ea621fdf306a 113 double filtered_EMG_calf_total;
Renate 37:ea621fdf306a 114
Renate 38:fb163733c147 115 double mean_EMG_biceps_right; // Global variables definiëren voor het gemiddelde maximale EMG-signaal, verkregen d.m.v. de EMG-kalibratie.
Renate 23:4572750a5c59 116 double mean_EMG_biceps_left;
Renate 23:4572750a5c59 117 double mean_EMG_calf;
Renate 23:4572750a5c59 118
Renate 29:8e0a7c33e4e7 119 // VARIABELEN VOOR OPERATION MODE (EMG)
Renate 38:fb163733c147 120 double normalized_EMG_biceps_right; // Global variables definiëren voor het normaliseren van het gemeten EMG-signaal naar het gemiddelde maximale EMG-signaal.
Renate 23:4572750a5c59 121 double normalized_EMG_biceps_left;
Renate 23:4572750a5c59 122 double normalized_EMG_calf;
Renate 23:4572750a5c59 123
Renate 29:8e0a7c33e4e7 124 // VARIABELEN VOOR OPERATION MODE (RKI)
Renate 38:fb163733c147 125 double vx; // Geeft de definitie voor de 'desired velocity' in x-richting.
Renate 38:fb163733c147 126 double vy; // Geeft de definitie voor de 'desired velocity' in y-richting.
Renate 37:ea621fdf306a 127
Renate 38:fb163733c147 128 double Inverse_jacobian[2][2]; // Matrixen opstellen voor de inverse jacobian en de gewenste snelheden (vx en vy).
Renate 37:ea621fdf306a 129 double desired_velocity[2][1];
Renate 29:8e0a7c33e4e7 130
Renate 38:fb163733c147 131 double Joint_velocity[2][1] = {{0.0}, {0.0}}; // Nulmatrix opstellen voor de joint snelheden, beginwaarden.
Renate 29:8e0a7c33e4e7 132
Renate 38:fb163733c147 133 const double delta_t = 0.002; // Tijdsverschil dat wordt gebruikt om de joint velocities te integreren, is gelijk aan de duur van een 'ticker ronde'.
Renate 38:fb163733c147 134
Renate 38:fb163733c147 135 double Joint_1_position = 0.0; // Begindefinities opstellen voor de joint en motor posities.
Renate 37:ea621fdf306a 136 double Joint_2_position = 0.0;
Renate 30:0a328a9a4788 137
Renate 37:ea621fdf306a 138 double Joint_1_position_prev = 0.0;
Renate 37:ea621fdf306a 139 double Joint_2_position_prev = 0.0;
Renate 29:8e0a7c33e4e7 140
Renate 37:ea621fdf306a 141 double Motor_1_position = 0.0;
Renate 37:ea621fdf306a 142 double Motor_2_position = 0.0;
Renate 30:0a328a9a4788 143
Renate 38:fb163733c147 144 double error_M1; // Definiëren van de motorerrors, het verschil tussen de daadwerkelijke hoek en de gewenste hoek.
Renate 38:fb163733c147 145 double error_M2;
Renate 29:8e0a7c33e4e7 146
Renate 38:fb163733c147 147 // VARIABELEN VOOR OPERATION MODE (PI-CONTROLLER)
Renate 38:fb163733c147 148 const double Kp = 17.5; // Kp en Ki waarden voor de PI-controller definiëren.
Renate 38:fb163733c147 149 const double Ki = 1.02; // Zijn theoretisch getest met goede resultaten, in de praktijk konden geen goede tests worden verricht, doordat de
Renate 38:fb163733c147 150 // robot oncontroleerbaar gedrag vertoonde.
Renate 38:fb163733c147 151 double theta_k_1 = 0.0; // Begin definities opstellen voor de motorhoeken na de proportional part.
Renate 37:ea621fdf306a 152 double theta_k_2 = 0.0;
Renate 29:8e0a7c33e4e7 153
Renate 38:fb163733c147 154 double error_integral_1 = 0.0; // Begin definities opstellen voor de integralen van de errors.
Renate 37:ea621fdf306a 155 double error_integral_2 = 0.0;
Renate 31:967b455bc328 156
Renate 38:fb163733c147 157 double u_i_1; // Uitkomst variabelen definiëren voor de vermenigvuldiging van de error integraal met Ki.
Renate 37:ea621fdf306a 158 double u_i_2;
Renate 32:d651c23bbb77 159
Renate 38:fb163733c147 160 double theta_t_1; // Variabelen opstellen voor de sommatie van theta_k en u_i.
Renate 37:ea621fdf306a 161 double theta_t_2;
Renate 30:0a328a9a4788 162
Renate 38:fb163733c147 163 double abs_theta_t_1; // Variabele opstellen voor de absolute waarde van theta_t.
Renate 37:ea621fdf306a 164 double abs_theta_t_2;
Renate 29:8e0a7c33e4e7 165
Renate 41:dcfe6c86e3f5 166 // VARIABELEN VOOR OPERATION MODE (SERVO)
Renate 41:dcfe6c86e3f5 167 double theta_f= 580; // Dit zijn allemaal waarden tussen de 500 en 2400.
Renate 41:dcfe6c86e3f5 168 double theta_sout; // Dit zijn allemaal waarden tussen de 500 en 2400.
Renate 41:dcfe6c86e3f5 169 double q1_ser; // Dit zijn allemaal waarden tussen de 500 en 2400.
Renate 41:dcfe6c86e3f5 170 double q2_ser; // Dit zijn allemaal waarden tussen de 500 en 2400.
Renate 41:dcfe6c86e3f5 171
Renate 23:4572750a5c59 172 // VOIDS
Renate 23:4572750a5c59 173
Renate 38:fb163733c147 174 void emergency() // Noodfunctie waarbij de motoren uit worden gezet en de ProcessStateMachine wordt losgekoppeld
Renate 38:fb163733c147 175 { // van de ticker. De robot doet dan niks meer. De enige optie is om de mbed te resetten, waarna
Renate 38:fb163733c147 176 loop_ticker.detach(); // het script opnieuw moet worden opgestart.
Renate 28:7c7508bdb21f 177 motor1.write(0);
Renate 28:7c7508bdb21f 178 motor2.write(0);
Renate 28:7c7508bdb21f 179 pc.printf("Ik ga exploderen!!!\r\n");
Renate 28:7c7508bdb21f 180 }
Renate 38:fb163733c147 181
Renate 38:fb163733c147 182 void motors_off() // Functie waarbij beide motoren worden uitgezet.
Renate 28:7c7508bdb21f 183 {
Renate 28:7c7508bdb21f 184 motor1.write(0);
Renate 28:7c7508bdb21f 185 motor2.write(0);
Renate 28:7c7508bdb21f 186 pc.printf("Motoren uit functie\r\n");
Renate 28:7c7508bdb21f 187 }
Renate 28:7c7508bdb21f 188
Renate 38:fb163733c147 189 void EMG_calibration() // Functie die wordt uitgevoerd tijdens de EMG kalibratie. Wordt geinitialiseerd door de bool calib,
Renate 38:fb163733c147 190 { // die alleen waar is tijdens de EMG kalibratie. Er wordt gebruikgemaakt van een runner i_calib, zodat
Renate 38:fb163733c147 191 if (i_calib == 0) { // EMG-waarden tijdens maximale spierspanning gedurende 5 seconden bij elkaar op worden geteld. Het gemiddelde
Renate 38:fb163733c147 192 filtered_EMG_biceps_right_total=0; // hiervan kan worden bepaald door te delen door het aantal samples dat genomen is in dit interval, namelijk 2500.
Renate 37:ea621fdf306a 193 filtered_EMG_biceps_left_total=0;
Renate 37:ea621fdf306a 194 filtered_EMG_calf_total=0;
Renate 37:ea621fdf306a 195 }
Renate 37:ea621fdf306a 196 if (i_calib <= 2500) {
Renate 37:ea621fdf306a 197 filtered_EMG_biceps_right_total+=filtered_EMG_biceps_right;
Renate 37:ea621fdf306a 198 filtered_EMG_biceps_left_total+=filtered_EMG_biceps_left;
Renate 37:ea621fdf306a 199 filtered_EMG_calf_total+=filtered_EMG_calf;
Renate 37:ea621fdf306a 200 i_calib++;
Renate 37:ea621fdf306a 201 }
Renate 37:ea621fdf306a 202 if (i_calib > 2500) {
Renate 37:ea621fdf306a 203 mean_EMG_biceps_right=filtered_EMG_biceps_right_total/2500.0;
Renate 37:ea621fdf306a 204 mean_EMG_biceps_left=filtered_EMG_biceps_left_total/2500.0;
Renate 37:ea621fdf306a 205 mean_EMG_calf=filtered_EMG_calf_total/2500.0;
Renate 37:ea621fdf306a 206 pc.printf("Ontspan spieren\r\n");
Renate 37:ea621fdf306a 207 pc.printf("Rechterbiceps_max = %f, Linkerbiceps_max = %f, Kuit_max = %f\r\n", mean_EMG_biceps_right, mean_EMG_biceps_left, mean_EMG_calf);
Renate 37:ea621fdf306a 208 calib = false;
Renate 37:ea621fdf306a 209 }
Renate 37:ea621fdf306a 210 }
Renate 37:ea621fdf306a 211
Renate 38:fb163733c147 212 void Homing_function() // Functie die ervoor zorgt dat homing wordt uitgevoerd. De motoren worden met een lage snelheid bewogen, tot de motorhoeken
Renate 38:fb163733c147 213 { // weer in de referentie positie staan (0 in ons geval, doordat we compenseren met een offset voor encoder counts). Wanneer
Renate 38:fb163733c147 214 if (theta_h_1_rad != 0.0) { // deze positie is bereikt, wordt de snelheid op nul gezet. In de ProcessStateMachine wordt overgegaan naar de volgende state,
Renate 38:fb163733c147 215 if (theta_h_1_rad < 0) { // wanneer dit voor beide motoren is gebeurd.
Renate 37:ea621fdf306a 216 motor1.write(0.3);
Renate 37:ea621fdf306a 217 motor1_dir.write(0);
Renate 37:ea621fdf306a 218 } else {
Renate 37:ea621fdf306a 219 motor1.write(0.3);
Renate 37:ea621fdf306a 220 motor1_dir.write(1);
Renate 37:ea621fdf306a 221 }
Renate 37:ea621fdf306a 222 }
Renate 37:ea621fdf306a 223 if (theta_h_1_rad == 0.0) {
Renate 37:ea621fdf306a 224 motor1.write(0);
Renate 37:ea621fdf306a 225 }
Renate 37:ea621fdf306a 226 if (theta_h_2_rad != 0.0) {
Renate 37:ea621fdf306a 227 if (theta_h_2_rad < 0) {
Renate 37:ea621fdf306a 228 motor2.write(0.3);
Renate 37:ea621fdf306a 229 motor2_dir.write(0);
Renate 37:ea621fdf306a 230 } else {
Renate 37:ea621fdf306a 231 motor2.write(0.3);
Renate 37:ea621fdf306a 232 motor2_dir.write(1);
Renate 37:ea621fdf306a 233 }
Renate 37:ea621fdf306a 234 }
Renate 37:ea621fdf306a 235 if (theta_h_2_rad == 0.0) {
Renate 37:ea621fdf306a 236 motor2.write(0);
Renate 37:ea621fdf306a 237 }
Renate 28:7c7508bdb21f 238 }
Rosalie 3:6ee0b20c23b0 239
Renate 38:fb163733c147 240 void Inverse_Kinematics() // Functie die de inverse kinematica uitvoert. De inverse Jacobian is afkosmtig uit eerdere berekeningen in Matlab.
Renate 38:fb163733c147 241 { // The desired velocity komt voort uit de operation mode, waar hier een waarde aan wordt toegekend.
Renate 38:fb163733c147 242 // Defining joint velocities based on calculations of matlab // Outputs van deze functie zijn motorposities, die later worden gebruikt bij het berekenen van een positie error.
Renate 37:ea621fdf306a 243 Inverse_jacobian[0][0] = ((cos(q1+3.141592653589793/6.0)*-8.5E2-sin(q1)*4.25E2+cos(q1)*cos(q2)*2.25E2+cos(q1)*sin(q2)*6.77E2+cos(q2)*sin(q1)*6.77E2-sin(q1)*sin(q2)*2.25E2+sqrt(3.0)*cos(q1)*4.25E2-sqrt(3.0)*cos(q1)*cos(q2)*4.25E2+sqrt(3.0)*sin(q1)*sin(q2)*4.25E2)*(4.0E1/1.7E1))/(cos(q1)*cos(q1+3.141592653589793/6.0)*4.25E2+sin(q1)*sin(q1+3.141592653589793/6.0)*4.25E2-cos(q1)*sin(q2)*sin(q1+3.141592653589793/6.0)*6.77E2-cos(q2)*sin(q1)*sin(q1+3.141592653589793/6.0)*6.77E2+cos(q1+3.141592653589793/6.0)*sin(q1)*sin(q2)*6.77E2+sin(q1)*sin(q2)*sin(q1+3.141592653589793/6.0)*2.25E2-sqrt(3.0)*cos(q1)*sin(q1+3.141592653589793/6.0)*4.25E2+sqrt(3.0)*cos(q1+3.141592653589793/6.0)*sin(q1)*4.25E2-cos(q1)*cos(q2)*cos(q1+3.141592653589793/6.0)*6.77E2-cos(q1)*cos(q2)*sin(q1+3.141592653589793/6.0)*2.25E2+cos(q1)*cos(q1+3.141592653589793/6.0)*sin(q2)*2.25E2+cos(q2)*cos(q1+3.141592653589793/6.0)*sin(q1)*2.25E2+sqrt(3.0)*cos(q1)*cos(q2)*sin(q1+3.141592653589793/6.0)*4.25E2-sqrt(3.0)*cos(q1)*cos(q1+3.141592653589793/6.0)*sin(q2)*4.25E2-sqrt(3.0)*cos(q2)*cos(q1+3.141592653589793/6.0)*sin(q1)*4.25E2-sqrt(3.0)*sin(q1)*sin(q2)*sin(q1+3.141592653589793/6.0)*4.25E2);
Renate 37:ea621fdf306a 244 Inverse_jacobian[0][1] = ((cos(q1)*4.25E2-sin(q1+3.141592653589793/6.0)*8.5E2-cos(q1)*cos(q2)*6.77E2+cos(q1)*sin(q2)*2.25E2+cos(q2)*sin(q1)*2.25E2+sin(q1)*sin(q2)*6.77E2+sqrt(3.0)*sin(q1)*4.25E2-sqrt(3.0)*cos(q1)*sin(q2)*4.25E2-sqrt(3.0)*cos(q2)*sin(q1)*4.25E2)*(4.0E1/1.7E1))/(cos(q1)*cos(q1+3.141592653589793/6.0)*4.25E2+sin(q1)*sin(q1+3.141592653589793/6.0)*4.25E2-cos(q1)*sin(q2)*sin(q1+3.141592653589793/6.0)*6.77E2-cos(q2)*sin(q1)*sin(q1+3.141592653589793/6.0)*6.77E2+cos(q1+3.141592653589793/6.0)*sin(q1)*sin(q2)*6.77E2+sin(q1)*sin(q2)*sin(q1+3.141592653589793/6.0)*2.25E2-sqrt(3.0)*cos(q1)*sin(q1+3.141592653589793/6.0)*4.25E2+sqrt(3.0)*cos(q1+3.141592653589793/6.0)*sin(q1)*4.25E2-cos(q1)*cos(q2)*cos(q1+3.141592653589793/6.0)*6.77E2-cos(q1)*cos(q2)*sin(q1+3.141592653589793/6.0)*2.25E2+cos(q1)*cos(q1+3.141592653589793/6.0)*sin(q2)*2.25E2+cos(q2)*cos(q1+3.141592653589793/6.0)*sin(q1)*2.25E2+sqrt(3.0)*cos(q1)*cos(q2)*sin(q1+3.141592653589793/6.0)*4.25E2-sqrt(3.0)*cos(q1)*cos(q1+3.141592653589793/6.0)*sin(q2)*4.25E2-sqrt(3.0)*cos(q2)*cos(q1+3.141592653589793/6.0)*sin(q1)*4.25E2-sqrt(3.0)*sin(q1)*sin(q2)*sin(q1+3.141592653589793/6.0)*4.25E2);
Renate 37:ea621fdf306a 245 Inverse_jacobian[1][0] = ((sin(q1)*-4.25E2+cos(q1)*cos(q2)*2.25E2+cos(q1)*sin(q2)*6.77E2+cos(q2)*sin(q1)*6.77E2-sin(q1)*sin(q2)*2.25E2+sqrt(3.0)*cos(q1)*4.25E2-sqrt(3.0)*cos(q1)*cos(q2)*4.25E2+sqrt(3.0)*sin(q1)*sin(q2)*4.25E2)*(-4.0E1/1.7E1))/(cos(q1)*cos(q1+3.141592653589793/6.0)*4.25E2+sin(q1)*sin(q1+3.141592653589793/6.0)*4.25E2-cos(q1)*sin(q2)*sin(q1+3.141592653589793/6.0)*6.77E2-cos(q2)*sin(q1)*sin(q1+3.141592653589793/6.0)*6.77E2+cos(q1+3.141592653589793/6.0)*sin(q1)*sin(q2)*6.77E2+sin(q1)*sin(q2)*sin(q1+3.141592653589793/6.0)*2.25E2-sqrt(3.0)*cos(q1)*sin(q1+3.141592653589793/6.0)*4.25E2+sqrt(3.0)*cos(q1+3.141592653589793/6.0)*sin(q1)*4.25E2-cos(q1)*cos(q2)*cos(q1+3.141592653589793/6.0)*6.77E2-cos(q1)*cos(q2)*sin(q1+3.141592653589793/6.0)*2.25E2+cos(q1)*cos(q1+3.141592653589793/6.0)*sin(q2)*2.25E2+cos(q2)*cos(q1+3.141592653589793/6.0)*sin(q1)*2.25E2+sqrt(3.0)*cos(q1)*cos(q2)*sin(q1+3.141592653589793/6.0)*4.25E2-sqrt(3.0)*cos(q1)*cos(q1+3.141592653589793/6.0)*sin(q2)*4.25E2-sqrt(3.0)*cos(q2)*cos(q1+3.141592653589793/6.0)*sin(q1)*4.25E2-sqrt(3.0)*sin(q1)*sin(q2)*sin(q1+3.141592653589793/6.0)*4.25E2);
Renate 37:ea621fdf306a 246 Inverse_jacobian[1][1] = ((cos(q1)*4.25E2-cos(q1)*cos(q2)*6.77E2+cos(q1)*sin(q2)*2.25E2+cos(q2)*sin(q1)*2.25E2+sin(q1)*sin(q2)*6.77E2+sqrt(3.0)*sin(q1)*4.25E2-sqrt(3.0)*cos(q1)*sin(q2)*4.25E2-sqrt(3.0)*cos(q2)*sin(q1)*4.25E2)*(-4.0E1/1.7E1))/(cos(q1)*cos(q1+3.141592653589793/6.0)*4.25E2+sin(q1)*sin(q1+3.141592653589793/6.0)*4.25E2-cos(q1)*sin(q2)*sin(q1+3.141592653589793/6.0)*6.77E2-cos(q2)*sin(q1)*sin(q1+3.141592653589793/6.0)*6.77E2+cos(q1+3.141592653589793/6.0)*sin(q1)*sin(q2)*6.77E2+sin(q1)*sin(q2)*sin(q1+3.141592653589793/6.0)*2.25E2-sqrt(3.0)*cos(q1)*sin(q1+3.141592653589793/6.0)*4.25E2+sqrt(3.0)*cos(q1+3.141592653589793/6.0)*sin(q1)*4.25E2-cos(q1)*cos(q2)*cos(q1+3.141592653589793/6.0)*6.77E2-cos(q1)*cos(q2)*sin(q1+3.141592653589793/6.0)*2.25E2+cos(q1)*cos(q1+3.141592653589793/6.0)*sin(q2)*2.25E2+cos(q2)*cos(q1+3.141592653589793/6.0)*sin(q1)*2.25E2+sqrt(3.0)*cos(q1)*cos(q2)*sin(q1+3.141592653589793/6.0)*4.25E2-sqrt(3.0)*cos(q1)*cos(q1+3.141592653589793/6.0)*sin(q2)*4.25E2-sqrt(3.0)*cos(q2)*cos(q1+3.141592653589793/6.0)*sin(q1)*4.25E2-sqrt(3.0)*sin(q1)*sin(q2)*sin(q1+3.141592653589793/6.0)*4.25E2);
Renate 29:8e0a7c33e4e7 247
Renate 37:ea621fdf306a 248 desired_velocity[0][0] = vx;
Renate 37:ea621fdf306a 249 desired_velocity[1][0] = vy;
Renate 37:ea621fdf306a 250
Renate 37:ea621fdf306a 251 Joint_velocity[0][0] = Inverse_jacobian[0][0]*desired_velocity[0][0] + Inverse_jacobian[0][1]*desired_velocity[1][0];
Renate 37:ea621fdf306a 252 Joint_velocity[1][0] = Inverse_jacobian[1][0]*desired_velocity[0][0] + Inverse_jacobian[1][1]*desired_velocity[1][0];
Renate 29:8e0a7c33e4e7 253
Renate 38:fb163733c147 254 // Integration
Renate 37:ea621fdf306a 255 Joint_1_position = Joint_1_position_prev + Joint_velocity[0][0]*delta_t;
Renate 37:ea621fdf306a 256 Joint_2_position = Joint_2_position_prev + Joint_velocity[1][0]*delta_t;
Renate 30:0a328a9a4788 257
Renate 37:ea621fdf306a 258 Joint_1_position_prev = Joint_1_position;
Renate 37:ea621fdf306a 259 Joint_2_position_prev = Joint_2_position;
Renate 30:0a328a9a4788 260
Renate 37:ea621fdf306a 261 Motor_1_position = Joint_1_position;
Renate 37:ea621fdf306a 262 Motor_2_position = Joint_1_position + Joint_2_position;
Renate 30:0a328a9a4788 263 }
Renate 29:8e0a7c33e4e7 264
Renate 38:fb163733c147 265 void PI_controller() // De PI-controller zorgt ervoor dat het proportionele en het integrale aandeel worden bepaald.
Renate 38:fb163733c147 266 { // Na sommatie van beide aandelen, wordt theta_t als output verkregen. Deze wordt later als input
Renate 38:fb163733c147 267 // Proportional part: // voor de motorsnelheden gebruikt.
Renate 37:ea621fdf306a 268 theta_k_1= Kp * error_M1;
Renate 37:ea621fdf306a 269 theta_k_2= Kp * error_M2;
Renate 31:967b455bc328 270
Renate 31:967b455bc328 271 // Integral part
Renate 37:ea621fdf306a 272 error_integral_1 = error_integral_1+ error_M1*delta_t;
Renate 37:ea621fdf306a 273 error_integral_2 = error_integral_2+ error_M2*delta_t;
Renate 37:ea621fdf306a 274 u_i_1= Ki * error_integral_1;
Renate 37:ea621fdf306a 275 u_i_2= Ki * error_integral_2;
Renate 31:967b455bc328 276
Renate 37:ea621fdf306a 277 // Sum all parts and return it
Renate 37:ea621fdf306a 278 theta_t_1= theta_k_1 + u_i_1;
Renate 37:ea621fdf306a 279 theta_t_2= theta_k_2 + u_i_2;
Renate 31:967b455bc328 280 }
Renate 31:967b455bc328 281
Renate 38:fb163733c147 282 void Define_motor_dir() // Deze functie bepaalt de output richtingen die aan de motoren worden gegeven tijdens de operation mode.
Renate 38:fb163733c147 283 { // Wanneer de input (wordt ook als snelheid gegeven aan de motoren) positief is, wordt de draairichting van
Renate 38:fb163733c147 284 if (theta_t_1 >= 0 && theta_t_2 >= 0) { // de motoren op nul gezet en vice versa. Dit betekent dat de motoren linksom draaien, gezien vanaf de assen.
Renate 37:ea621fdf306a 285 motor1_dir.write(0);
Renate 37:ea621fdf306a 286 motor2_dir.write(0);
Renate 37:ea621fdf306a 287 }
Renate 37:ea621fdf306a 288 if (theta_t_1 < 0 && theta_t_2 >= 0) {
Renate 37:ea621fdf306a 289 motor1_dir.write(1);
Renate 37:ea621fdf306a 290 motor1_dir.write(0);
Renate 37:ea621fdf306a 291 }
Renate 37:ea621fdf306a 292 if (theta_t_1 >= 0 && theta_t_2 < 0) {
Renate 32:d651c23bbb77 293 motor1_dir.write(0);
Renate 32:d651c23bbb77 294 motor2_dir.write(1);
Renate 32:d651c23bbb77 295 } else {
Renate 32:d651c23bbb77 296 motor1_dir.write(1);
Renate 37:ea621fdf306a 297 motor2_dir.write(1);
Renate 32:d651c23bbb77 298 }
Renate 32:d651c23bbb77 299 }
Renate 32:d651c23bbb77 300
Renate 38:fb163733c147 301 void Controlling_system() // Hoofdfunctie die wordt toegepast tijdens de operation mode. Een gewenste snelheid in x- en y-richting wordt
Renate 38:fb163733c147 302 { // hiervoor opgesteld en is vervolgens de input voor de inverse kinematica functie. Door middel van een gewenste
Renate 38:fb163733c147 303 Inverse_Kinematics(); // motorhoek en de actuele motorhoek wordt een error bepaald. Deze errors worden als input gebruikt voor de
Renate 38:fb163733c147 304 // PI-controller, wiens absolute output wordt gebruikt om de motorsnelheid aan te sturen. Tevens wordt een functie
Renate 38:fb163733c147 305 error_M1 = Motor_1_position + theta_h_1_rad; // aangeroepen die ervoor zorgt dat de motoren in de juiste richting gaan draaien.
Renate 37:ea621fdf306a 306 error_M2 = Motor_2_position + theta_h_2_rad;
Renate 37:ea621fdf306a 307
Renate 37:ea621fdf306a 308 PI_controller();
Renate 37:ea621fdf306a 309
Renate 37:ea621fdf306a 310 abs_theta_t_1 = abs(theta_t_1);
Renate 37:ea621fdf306a 311 abs_theta_t_2 = abs(theta_t_2);
Renate 37:ea621fdf306a 312
Renate 37:ea621fdf306a 313 motor1.write(abs_theta_t_1);
Renate 37:ea621fdf306a 314 motor2.write(abs_theta_t_2);
Renate 37:ea621fdf306a 315 Define_motor_dir();
Renate 31:967b455bc328 316 }
Renate 37:ea621fdf306a 317
Renate 41:dcfe6c86e3f5 318 void servo()
Renate 41:dcfe6c86e3f5 319 {
Renate 41:dcfe6c86e3f5 320 q1_ser= q1*604.7887837;
Renate 41:dcfe6c86e3f5 321 q2_ser= q2*604.7887837;
Renate 41:dcfe6c86e3f5 322
Renate 41:dcfe6c86e3f5 323 if (servo_button_pressed.read()== false) {
Renate 41:dcfe6c86e3f5 324 theta_sout=theta_f+q1_ser+q2_ser+400;
Renate 41:dcfe6c86e3f5 325 if (theta_sout>=2400) {
Renate 41:dcfe6c86e3f5 326 theta_sout=2400;
Renate 41:dcfe6c86e3f5 327 }
Renate 41:dcfe6c86e3f5 328 if (theta_sout<=500) {
Renate 41:dcfe6c86e3f5 329 theta_sout=500;
Renate 41:dcfe6c86e3f5 330 } else {
Renate 41:dcfe6c86e3f5 331 theta_sout;
Renate 41:dcfe6c86e3f5 332 }
Renate 41:dcfe6c86e3f5 333 mijnServo.SetPosition(theta_sout);
Renate 41:dcfe6c86e3f5 334 pc.printf("De servo staat op %f graden. in de klapstand\n\r", theta_sout);
Renate 41:dcfe6c86e3f5 335 }
Renate 41:dcfe6c86e3f5 336
Renate 41:dcfe6c86e3f5 337 else {
Renate 41:dcfe6c86e3f5 338 theta_sout=theta_f+q1_ser+q2_ser;
Renate 41:dcfe6c86e3f5 339 if (theta_sout>=2400) {
Renate 41:dcfe6c86e3f5 340 theta_sout=2400;
Renate 41:dcfe6c86e3f5 341 }
Renate 41:dcfe6c86e3f5 342 if (theta_sout<=500) {
Renate 41:dcfe6c86e3f5 343 theta_sout=500;
Renate 41:dcfe6c86e3f5 344 } else {
Renate 41:dcfe6c86e3f5 345 theta_sout;
Renate 41:dcfe6c86e3f5 346 }
Renate 41:dcfe6c86e3f5 347 mijnServo.SetPosition(theta_sout);
Renate 41:dcfe6c86e3f5 348 pc.printf("De servo staat op %f graden.\n\r", theta_sout);
Renate 41:dcfe6c86e3f5 349 }
Renate 41:dcfe6c86e3f5 350 }
Renate 41:dcfe6c86e3f5 351
Renate 37:ea621fdf306a 352 // Aanmaken van een bool om te testen of de berekeningen in the ProcessStatemachine
Renate 37:ea621fdf306a 353 // meer tijd kosten dan wordt gegeven door de ticker. Dit zou mogelijk het encoder
Renate 37:ea621fdf306a 354 // probleem kunnen verklaren. Indien er te weinig tijd is, zou de loop zichzelf in moeten
Renate 37:ea621fdf306a 355 // halen. Start met een bool die true is, stel deze gelijk aan false in het begin van de loop
Renate 37:ea621fdf306a 356 // en verander deze weer in true wanneer de hele loop voltooid is. In het geval dat de loop zichzelf
Renate 37:ea621fdf306a 357 // inhaalt, blijft de bool false en wordt een string (There is a timing problem) geprint.
Renate 37:ea621fdf306a 358 // RESULTAAT: de string wordt niet geprint, er zouden geen timing issues moeten zijn.
Renate 37:ea621fdf306a 359 // Het script spreekt zichzelf dus tegen, experts komen ook niet uit dit probleem.
Renate 37:ea621fdf306a 360
Renate 37:ea621fdf306a 361 volatile bool loop_done = true;
Renate 37:ea621fdf306a 362
Renate 6:64146e16e10c 363 // Finite state machine programming (calibration servo motor?)
Renate 28:7c7508bdb21f 364 void ProcessStateMachine(void)
Renate 28:7c7508bdb21f 365 {
Renate 37:ea621fdf306a 366 if (!loop_done) {
Renate 37:ea621fdf306a 367 pc.printf("There is a timing problem\r\n");
Renate 37:ea621fdf306a 368
Renate 37:ea621fdf306a 369 return;
Renate 37:ea621fdf306a 370 }
Renate 37:ea621fdf306a 371
Renate 37:ea621fdf306a 372 loop_done = false;
Renate 37:ea621fdf306a 373
Renate 23:4572750a5c59 374 // Berekenen van de motorhoeken (in radialen)
Renate 40:b26d19d52d40 375 counts1 = Encoder1.getPulses(); // Verkrijgen van het aantal counts uit de encoders
Renate 37:ea621fdf306a 376 counts2 = Encoder2.getPulses();
Renate 40:b26d19d52d40 377 theta_h_1_rad = conversion_factor*(counts1-offset1); // Van het gemeten aantal counts wordt de offset afgetrokken, zodat het aantal counts in de referentie positie gelijk is aan 0.
Renate 40:b26d19d52d40 378 theta_h_2_rad = conversion_factor*(counts2-offset2); // Vermenigvuldiging met de conversion factor zorgt ervoor dat het aantal counts wordt omgezet naar de huidige motorhoeken.
Renate 28:7c7508bdb21f 379
Renate 29:8e0a7c33e4e7 380 // Calculating joint angles based on motor angles (current encoder values)
Renate 40:b26d19d52d40 381 q1 = theta_h_1_rad; // Relatieve hoek joint 1 in radialen.
Renate 40:b26d19d52d40 382 q2 = theta_h_2_rad - theta_h_1_rad; // Relatieve hoek joint 2 in radialen.
Renate 29:8e0a7c33e4e7 383
Renate 23:4572750a5c59 384 // Eerste deel van de filters (High-pass + Notch) over het ruwe EMG signaal
Renate 28:7c7508bdb21f 385 // doen. Het ruwe signaal wordt gelezen binnen een ticker en wordt daardoor 'gesampled'
Renate 23:4572750a5c59 386 filtered_EMG_biceps_right_1=bqbr1.step(EMG_biceps_right_raw.read());
Renate 23:4572750a5c59 387 filtered_EMG_biceps_left_1=bqcbl.step(EMG_biceps_left_raw.read());
Renate 23:4572750a5c59 388 filtered_EMG_calf_1=bqck.step(EMG_calf_raw.read());
Renate 28:7c7508bdb21f 389
Renate 23:4572750a5c59 390 // Vervolgens wordt de absolute waarde hiervan genomen
Renate 23:4572750a5c59 391 filtered_EMG_biceps_right_abs=abs(filtered_EMG_biceps_right_1);
Renate 23:4572750a5c59 392 filtered_EMG_biceps_left_abs=abs(filtered_EMG_biceps_left_1);
Renate 23:4572750a5c59 393 filtered_EMG_calf_abs=abs(filtered_EMG_calf_1);
Renate 28:7c7508bdb21f 394
Renate 23:4572750a5c59 395 // Tenslotte wordt het tweede deel van de filters (twee low-pass, voor 4e orde filter)
Renate 23:4572750a5c59 396 // over het signaal gedaan
Renate 23:4572750a5c59 397 filtered_EMG_biceps_right=bqcbr2.step(filtered_EMG_biceps_right_abs);
Renate 23:4572750a5c59 398 filtered_EMG_biceps_left=bqcbl2.step(filtered_EMG_biceps_left_abs);
Renate 23:4572750a5c59 399 filtered_EMG_calf=bqck2.step(filtered_EMG_calf_abs);
Renate 28:7c7508bdb21f 400
Renate 28:7c7508bdb21f 401 // De gefilterde EMG-signalen kunnen tevens visueel worden weergegeven in de HIDScope
Renate 28:7c7508bdb21f 402 scope.set(0, normalized_EMG_biceps_right);
Renate 28:7c7508bdb21f 403 scope.set(1, normalized_EMG_biceps_left);
Renate 28:7c7508bdb21f 404 scope.set(2, normalized_EMG_calf);
Renate 23:4572750a5c59 405 scope.send();
Renate 28:7c7508bdb21f 406
Renate 28:7c7508bdb21f 407 // Tijdens de kalibratie moet vervolgens een maximale spierspanning worden bepaald, die
Renate 28:7c7508bdb21f 408 // later kan worden gebruikt voor een normalisatie. De spieren worden hiertoe gedurende
Renate 23:4572750a5c59 409 // 5 seconden maximaal aangespannen. De EMG waarden worden bij elkaar opgeteld,
Renate 28:7c7508bdb21f 410 // waarna het gemiddelde wordt bepaald.
Renate 28:7c7508bdb21f 411 if (calib) {
Renate 37:ea621fdf306a 412 EMG_calibration();
Renate 28:7c7508bdb21f 413 }
Renate 28:7c7508bdb21f 414
Renate 23:4572750a5c59 415 // Genormaliseerde EMG's berekenen
Renate 23:4572750a5c59 416 normalized_EMG_biceps_right=filtered_EMG_biceps_right/mean_EMG_biceps_right;
Renate 23:4572750a5c59 417 normalized_EMG_biceps_left=filtered_EMG_biceps_left/mean_EMG_biceps_left;
Renate 23:4572750a5c59 418 normalized_EMG_calf=filtered_EMG_calf/mean_EMG_calf;
Renate 28:7c7508bdb21f 419
Renate 28:7c7508bdb21f 420 // Finite state machine
Renate 28:7c7508bdb21f 421 switch (currentState) {
Renate 6:64146e16e10c 422 case Motors_off:
Renate 28:7c7508bdb21f 423
Renate 28:7c7508bdb21f 424 if (stateChanged) {
Renate 38:fb163733c147 425 motors_off(); // Functie waarbij motoren uitgaan.
Renate 11:4bc0304978e2 426 stateChanged = false;
Renate 9:4de589636f50 427 pc.printf("Motors off state\r\n");
Renate 28:7c7508bdb21f 428 }
Renate 38:fb163733c147 429 if (Emergency_button_pressed.read() == false) { // Normaal krijgt de button een waarde 1 bij indrukken, nu nul -> false.
Renate 38:fb163733c147 430 emergency(); // Bij het indrukken van de emergency button, wordt overgegaan op de emergency functie.
Renate 29:8e0a7c33e4e7 431 }
Renate 38:fb163733c147 432 if (Power_button_pressed.read() == false) { // Normaal krijgt de button een waarde 1 bij indrukken, nu nul -> false.
Renate 38:fb163733c147 433 currentState = Calib_motor; // Er wordt doorgegaan naar de volgende state, wanneer de power button wordt ingedrukt.
Renate 11:4bc0304978e2 434 stateChanged = true;
Renate 11:4bc0304978e2 435 pc.printf("Moving to Calib_motor state\r\n");
Renate 6:64146e16e10c 436 }
Renate 6:64146e16e10c 437 break;
Renate 28:7c7508bdb21f 438
Renate 39:37744ca57a58 439 case Calib_motor: // In deze state wordt de robot arm met de hand in de juiste referentie (home) positie geplaatst.
Renate 39:37744ca57a58 440 // Wanneer dit is gebeurd, wordt de motor kalibratie knop ingedrukt. De offset wordt dan ingesteld als
Renate 39:37744ca57a58 441 if (stateChanged) { // het huidige aantal counts. Door deze offset in de komende metingen af te trekken van het aantal counts
Renate 39:37744ca57a58 442 pc.printf("Zet motoren handmatig in home positie\r\n"); // op dat moment, wordt ervoor gezorgd dat de motorhoeken in de referentiepositie gelijk zijn aan nul.
Renate 29:8e0a7c33e4e7 443 stateChanged = false;
Renate 29:8e0a7c33e4e7 444 }
Renate 29:8e0a7c33e4e7 445
Renate 29:8e0a7c33e4e7 446 if (Emergency_button_pressed.read() == false) {
Renate 29:8e0a7c33e4e7 447 emergency();
Renate 29:8e0a7c33e4e7 448 }
Renate 29:8e0a7c33e4e7 449 if (Motor_calib_button_pressed.read() == false) {
Renate 37:ea621fdf306a 450 offset1 = counts1;
Renate 37:ea621fdf306a 451 offset2 = counts2;
Renate 11:4bc0304978e2 452 currentState = Calib_EMG;
Renate 11:4bc0304978e2 453 stateChanged = true;
Renate 9:4de589636f50 454 pc.printf("Moving to Calib_EMG state\r\n");
Renate 28:7c7508bdb21f 455 }
Renate 11:4bc0304978e2 456 break;
Renate 28:7c7508bdb21f 457
Renate 39:37744ca57a58 458 case Calib_EMG: // In deze state wordt een kalibratie uitgevoerd van de EMG-signalen. Hiervoor wordt een bool (calib)
Renate 39:37744ca57a58 459 // samen met een teller (i_calib) in werking gezet, die ervoor zorgt dat de eerder beschreven EMG-kalibratie
Renate 39:37744ca57a58 460 if (stateChanged) { // wordt doorlopen. De spieren worden tijdens de kalibratie gedurende 5 seconden maximaal aangespannen.
Renate 39:37744ca57a58 461 i_calib = 0; // Na deze 5 seconden wordt doorgegaan naar de volgende state. De output van deze kalibratie is een gemiddelde
Renate 39:37744ca57a58 462 calib = true; // waarde van het EMG-signaal tijdens het maximaal aanspannen.
Renate 28:7c7508bdb21f 463 pc.printf("Span spieren aan\r\n");
Renate 28:7c7508bdb21f 464 stateChanged = false;
Renate 28:7c7508bdb21f 465 }
Renate 28:7c7508bdb21f 466
Renate 29:8e0a7c33e4e7 467 if (Emergency_button_pressed.read() == false) {
Renate 29:8e0a7c33e4e7 468 emergency();
Renate 29:8e0a7c33e4e7 469 }
Renate 29:8e0a7c33e4e7 470
Renate 28:7c7508bdb21f 471 if (i_calib > 2500) {
Renate 28:7c7508bdb21f 472 calib = false;
Renate 28:7c7508bdb21f 473 currentState = Homing;
Renate 28:7c7508bdb21f 474 stateChanged = true;
Renate 28:7c7508bdb21f 475 pc.printf("Moving to Homing state\r\n");
Renate 28:7c7508bdb21f 476 }
Renate 28:7c7508bdb21f 477 break;
Renate 28:7c7508bdb21f 478
Renate 39:37744ca57a58 479 case Homing: // In deze state wordt de homing uitgevoerd. De motoren draaien hier op een langzame snelheid, todat de gewenste referentiepositie
Renate 39:37744ca57a58 480 // wordt bereikt. In dit geval worden de motorsnelheden op 0 gezet. Indien beide motoren de juiste posities hebben bereikt, wordt
Renate 39:37744ca57a58 481 if (stateChanged) { // overgegaan naar de volgende state. De eerste keer dat de ProcessStateMachine in de homing state belandt, is dit al het geval,
Renate 39:37744ca57a58 482 stateChanged = false; // waardoor gelijk doorgegaan kan worden naar de operation mode.
Renate 11:4bc0304978e2 483 }
Renate 28:7c7508bdb21f 484 if (Emergency_button_pressed.read() == false) {
Renate 10:83f3cec8dd1c 485 emergency();
Renate 28:7c7508bdb21f 486 }
Renate 29:8e0a7c33e4e7 487
Renate 37:ea621fdf306a 488 Homing_function();
Renate 29:8e0a7c33e4e7 489
Renate 37:ea621fdf306a 490 if (theta_h_1_rad == 0.0 && theta_h_2_rad == 0.0) {
Renate 28:7c7508bdb21f 491 currentState = Operation_mode;
Renate 28:7c7508bdb21f 492 stateChanged = true;
Renate 29:8e0a7c33e4e7 493 pc.printf("Moving to operation mode \r\n");
Renate 28:7c7508bdb21f 494 }
Renate 28:7c7508bdb21f 495 break;
Renate 28:7c7508bdb21f 496
Renate 37:ea621fdf306a 497 case Operation_mode:
Renate 28:7c7508bdb21f 498
Renate 40:b26d19d52d40 499 if (stateChanged) { // Aan het begin van de operation mode wordt aan allerlei variabelen een beginwaarde van 0 toegekend. Dit wordt één keer gedaan
Renate 39:37744ca57a58 500 motors_off(); // (stateChanged), waarna deze waarden verderop in deze state worden overschreven. In het geval dat er tussendoor teruggegaan is
Renate 40:b26d19d52d40 501 Joint_1_position = 0; // naar een andere state, wordt op deze manier elke keer weer begonnen met de juiste beginwaarden.
Renate 37:ea621fdf306a 502 Joint_2_position = 0;
Renate 37:ea621fdf306a 503 Joint_1_position_prev = Joint_1_position;
Renate 37:ea621fdf306a 504 Joint_2_position_prev = Joint_2_position;
Renate 37:ea621fdf306a 505 Joint_velocity[0][0] = 0;
Renate 37:ea621fdf306a 506 Joint_velocity[1][0] = 0;
Renate 37:ea621fdf306a 507 Motor_1_position = 0;
Renate 37:ea621fdf306a 508 Motor_2_position = 0;
Renate 37:ea621fdf306a 509 theta_k_1 = 0.0;
Renate 37:ea621fdf306a 510 theta_k_2 = 0.0;
Renate 37:ea621fdf306a 511 error_integral_1 = 0.0;
Renate 37:ea621fdf306a 512 error_integral_2 = 0.0;
Renate 29:8e0a7c33e4e7 513 stateChanged = false;
Renate 29:8e0a7c33e4e7 514 }
Renate 28:7c7508bdb21f 515
Renate 40:b26d19d52d40 516 if (Power_button_pressed.read() == false) { // Wanneer de power button wordt ingedrukt, worden de motoren uitgezet.
Renate 37:ea621fdf306a 517 motors_off();
Renate 37:ea621fdf306a 518 currentState = Motors_off;
Renate 37:ea621fdf306a 519 stateChanged = true;
Renate 37:ea621fdf306a 520 pc.printf("Terug naar de state Motors_off\r\n");
Renate 37:ea621fdf306a 521 }
Renate 40:b26d19d52d40 522 if (Emergency_button_pressed.read() == false) { // Wanneer de emergency button wordt ingedrukt, wordt de emergency functie aangeroepen.
Renate 29:8e0a7c33e4e7 523 emergency();
Renate 29:8e0a7c33e4e7 524 }
Renate 40:b26d19d52d40 525 if (Motor_calib_button_pressed.read() == false) { // Wanneer tijdens de operation mode teruggegaan moet worden naar de referentie positie, kan de button voor de motor kalibratie
Renate 40:b26d19d52d40 526 motors_off(); // worden ingedrukt. In dit geval is het niet nodig om de motoren opnieuw te kalibreren, dus kan direct teruggegaan worden naar
Renate 40:b26d19d52d40 527 currentState = Homing; // de state Homing. De motoren bewegen dan totdat de referentie positie weer wordt bereikt.
Renate 29:8e0a7c33e4e7 528 stateChanged = true;
Renate 29:8e0a7c33e4e7 529 pc.printf("Terug naar de state Homing\r\n");
Renate 29:8e0a7c33e4e7 530 }
Renate 40:b26d19d52d40 531 if (normalized_EMG_biceps_right >= 0.3) { // Vanaf hier begint de daadwerkelijke besturing van de robot arm door middel van EMG signalen. Indien de rechter biceps wordt
Renate 40:b26d19d52d40 532 // aangespannen, zal het genormaliseerde EMG signaal boven 0.3 uitkomen. Wanneer tegelijkertijd de kuit wordt aangespannen is er
Renate 40:b26d19d52d40 533 if (normalized_EMG_calf < 0.3) { // een gewenste negatieve snelheid in de y-richting. Zo niet, dan is er een gewenste positieve snelheid in de y-richting.
Renate 40:b26d19d52d40 534 vx = 0.0; // Deze gewenste snelheid wordt doorgevoerd in de functie Controlling_system, die onder andere inverse kinematics en een
Renate 40:b26d19d52d40 535 vy = 0.02; // PI-controller bevat. Uiteindelijk wordt aan beide motoren een snelheid en richting toegekend, zodat de robot met de
Renate 40:b26d19d52d40 536 } // gewenste snelheid in een rechte lijn verticaal kan bewegen.
Renate 32:d651c23bbb77 537 if (normalized_EMG_calf >= 0.3) {
Renate 31:967b455bc328 538 vx = 0.0;
Renate 37:ea621fdf306a 539 vy = -0.02;
Renate 31:967b455bc328 540 }
Renate 32:d651c23bbb77 541
Renate 37:ea621fdf306a 542 Controlling_system();
Renate 28:7c7508bdb21f 543
Renate 40:b26d19d52d40 544 } else if (normalized_EMG_biceps_left >= 0.3) { // Indien de rechter biceps niet wordt aangespannen en de genormaliseerde EMG-waarde van de linker biceps groter is dan 0.3, geldt
Renate 40:b26d19d52d40 545 if (normalized_EMG_calf < 0.3) { // hetzelfde als hierboven beschreven, maar dan voor de x-richting. Dit resulteert in een horizontale beweging in een rechte lijn.
Renate 40:b26d19d52d40 546 vx = 0.02;
Renate 32:d651c23bbb77 547 vy = 0.0;
Renate 32:d651c23bbb77 548 }
Renate 32:d651c23bbb77 549 if (normalized_EMG_calf >= 0.3) {
Renate 40:b26d19d52d40 550 vx = -0.02;
Renate 32:d651c23bbb77 551 vy = 0.0;
Renate 32:d651c23bbb77 552 }
Renate 31:967b455bc328 553
Renate 37:ea621fdf306a 554 Controlling_system();
Renate 32:d651c23bbb77 555
Renate 40:b26d19d52d40 556 } else { // Indien beide biceps niet worden aangespannen, moet de robot arm niet bewegen. De snelheid in x- en y-richting moet dan gelijk zijn
Renate 40:b26d19d52d40 557 vx = 0.0; // aan nul. Toch zal wel gecompenseerd moeten worden voor de zwaartekracht om de arm in dezelfde positie te houden. Deze snelheden
Renate 40:b26d19d52d40 558 vy = 0.0; // worden daarom alsnog doorgevoerd in de functie Controlling_systeem. Dit resulteert in motorsnelheden en richtingen die ervoor zorgen
Renate 40:b26d19d52d40 559 // dat de arm gebalanceerd wordt op de voorgaande positie.
Renate 37:ea621fdf306a 560 Controlling_system();
Renate 37:ea621fdf306a 561
Renate 28:7c7508bdb21f 562 }
Renate 21:456acc79726c 563 break;
Renate 28:7c7508bdb21f 564
Renate 7:1d57463393c6 565 default:
Renate 40:b26d19d52d40 566
Renate 40:b26d19d52d40 567 motors_off(); // Hier wordt dezelfde functie als eerder toegepast om de motoren uit te schakelen -> safety!
Renate 9:4de589636f50 568 pc.printf("Unknown or uninplemented state reached!\r\n");
Renate 28:7c7508bdb21f 569
WiesjeRoskamp 2:aee655d11b6d 570 }
Renate 40:b26d19d52d40 571 loop_done = true; // Dit is nog een element voor het testen of de ProcessStateMachine zichzelf inhaalt. Indien de volledige
Renate 40:b26d19d52d40 572 } // loop wel doorlopen is, verandert de bool hier in true. Hierdoor wordt de string aan het begin van de state machine
Renate 40:b26d19d52d40 573 // NIET geprint. Zie een eerdere comment (vlak voor de definitie van de state machine) voor verdere toelichting.
Renate 8:c7d3b67346db 574 int main(void)
Renate 28:7c7508bdb21f 575 {
Renate 40:b26d19d52d40 576 pc.baud(115200); // De baud rate wordt op 115200 bits/sec gezet.
Renate 37:ea621fdf306a 577
Renate 40:b26d19d52d40 578 motor1.period_us(56); // Idealiter ligt deze frequentie tussen de 15 en 18 kHz. We hebben gekozen voor de kleinst mogelijke motor periode,
Renate 40:b26d19d52d40 579 motor2.period_us(56); // die gelijk is aan 1/18000 = ongeveer 56 us.
Renate 37:ea621fdf306a 580
Renate 28:7c7508bdb21f 581 pc.printf("Opstarten\r\n");
Renate 23:4572750a5c59 582
Renate 40:b26d19d52d40 583 // Chain voor rechter biceps // De filterketens zijn apart voor elke spier gedefinieerd. Er wordt eerst een keten aangemaakt die bestaat uit een
Renate 40:b26d19d52d40 584 bqcbr.add(&bqbr1).add(&bqbr2); // high-pass filter, gevolgd door een notch filter. Na het nemen van de absolute waarde van het bewerkte EMG-signaal
Renate 40:b26d19d52d40 585 bqcbr2.add(&bqbr3).add(&bqbr4); // moet het tweede gedeelte van de filterketen worden toegepast. Hiervoor moeten twee low-pass filters aan elkaar
Renate 40:b26d19d52d40 586 // Chain voor linker biceps // geketend worden.
Renate 28:7c7508bdb21f 587 bqcbl.add(&bqbl1).add(&bqbl2);
Renate 28:7c7508bdb21f 588 bqcbl2.add(&bqbl3).add(&bqbl4);
Renate 28:7c7508bdb21f 589 // Chain voor kuit
Renate 28:7c7508bdb21f 590 bqck.add(&bqk1).add(&bqk2);
Renate 28:7c7508bdb21f 591 bqck2.add(&bqk3).add(&bqk4);
Renate 28:7c7508bdb21f 592
Renate 40:b26d19d52d40 593 loop_ticker.attach(&ProcessStateMachine, 0.002f); // We laten de ProcessStateMachine runnen met een frequentie van 500 Hz. Dit is gedaan om te kunnen matchen met de gewenste
Renate 40:b26d19d52d40 594 // sampling frequentie voor EMG-signalen.
Renate 28:7c7508bdb21f 595 while(true) {
Renate 28:7c7508bdb21f 596 /* do nothing */
Renate 28:7c7508bdb21f 597 }
Renate 28:7c7508bdb21f 598 }