Diff: main.cpp

Revision:

7:5380d17310e8

--- /dev/null	Thu Jan 01 00:00:00 1970 +0000
+++ b/main.cpp	Wed Nov 06 17:02:58 2013 +0000
@@ -0,0 +1,496 @@
+/* - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - */
+/*                                             */
+/*  BRONCODE TEKENROBOT GROEP2: THE DRAWESOME  */
+/*  -----------------------------------------  */
+/*  Belinda Brandwacht   s1226290              */              
+/*  Esther Keulers       s1255444              */  
+/*  Maaike Schotman      s1274104              */  
+/*  Gerjan Wolterink     s1197797              */  
+/*  Roelof van Zwol      s1240811              */  
+/*                                             */
+/* - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - */
+
+//libraries aanroepen.
+#include "mbed.h"
+#include "MODSERIAL.h"
+#include "encoder.h"
+
+// Looptimerflag instellen
+
+volatile bool looptimerflag;   
+
+void setlooptimerflag(void)
+{
+    looptimerflag=true;
+}
+
+
+int main()
+{
+    //Communicatie met de pc
+    MODSERIAL pc(USBTX,USBRX,64,1024);
+    pc.baud(115200); //zet de baud in realterm ook op dit nummer. 
+
+    //Benoemen inputs van de drie rode knoppen op de robot
+    DigitalIn knop1(PTC2);
+    DigitalIn knop2(PTB3);
+    DigitalIn knop3(PTB2);
+    
+    //Input mode van de knoppen instellen. 
+    knop1.mode(PullUp);
+    knop2.mode(PullUp);
+    knop3.mode(PullUp);
+    
+    AnalogIn    emg1(PTB0); //Analog input emg1
+    AnalogIn    emg2(PTB1); //Analog input emg2
+
+    //Benoemen pinnen waarop de encoder van de motoren is aangeloten.
+    Encoder motor1(PTD0,PTC9); 
+    Encoder motor2(PTD2,PTC8);
+
+    /* PWM control to motor */
+    PwmOut pwm_motor1(PTA12);
+    PwmOut pwm_motor2(PTA5);
+   
+    /* Direction pin */
+    DigitalOut motor1dir(PTD3);
+    DigitalOut motor2dir(PTD1);
+    
+
+    //Variabelen voor menu
+    int state = 1;
+
+    // Met bool wordt gezegd dat variablen 'true' of 'false' kunnen zijn. 
+    bool calibratie_rust = false;
+    bool calibratie_max  = false;
+    bool calibratie_motor = false;
+    bool meting = false;
+
+    //Variabelen EMG/motoren
+    double yy,z,zabs,w,y1,z1,zabs1,w1,y2,z2,zabs2,w2,e1,e2,e3,f1,f2,g1,g2,g3,h1,h2,byy,bz,bzabs,bw,by1,bz1,bzabs1,bw1,by2,bz2,bzabs2,bw2,be1,be2,be3,bf1,bf2,bg1,bg2,bg3,bh1,bh2;
+    double MaxsnelheidV,MaxsnelheidD,GrenswaardeD,GrenswaardeV,MaxwaardeD,MaxwaardeV,BereikD,BereikV,SnelheidV,SnelheidD,xbegin,ybegin,qbegin,x,y,q,deltas,deltaq,deltax,deltay;
+
+    // Variabelen benoemen voor regelaar motor.
+    double theta, theta_pen, up_theta, kp_theta, kd_theta, dtheta, ei_theta, ui_theta, ki_theta, ed_theta, u_theta, ud_theta, theta_pwm,pi;
+    double r, r_pen, up_r, kp_r, kd_r, dr, ei_r, ui_r, ki_r, ed_r, u_r, ud_r, r_pwm, dri, dri_1, utot_r, inputsinus;
+    double motor1_maxu, motor2_maxu;
+
+    
+    pi=3.14159265359;
+
+    e1= 0.855930601814815;
+    e2=  -1.711861203629630;
+    e3= 0.855930601814815;
+    f1=-1.690996376887443;
+    f2= 0.732726030371816;
+
+    g1= 0.098259168204717*pow(10.0,-4.0);
+    g2= 0.196518336409435*pow(10.0,-4.0);
+    g3=0.098259168204717*pow(10.0,-4.0);
+    h1= -1.991114292201654;
+    h2=0.991153595868935;
+
+    be1=0.914969144113083;
+    be2= -1.829938288226165;
+    be3= 0.914969144113083;
+    bf1=-1.822694925196308;
+    bf2=0.837181651256022;
+
+    bg1= 0.246193004641015*pow(10.0,-5.0);
+    bg2= 0.492386009282031 *pow(10.0,-5.0);
+    bg3= 0.246193004641015*pow(10.0,-5.0);
+    bh1= -1.995557124345789;
+    bh2= 0.995566972065975;
+
+
+    y1 = 0; /*Initialize y(n-1) = 0*/
+    y2 = 0; /*Initialize y(n-2) = 0*/
+    z1 = 0; /*Initialize z(n-1) = 0*/
+    z2 = 0; /*Initialize z(n-2) = 0*/
+    zabs1 = 0; /*Initialize zabs(n-1) = 0*/
+    zabs2 = 0; /*Initialize zabs(n-2) = 0*/
+    w1 = 0; /*Initialize w(n-1) = 0*/
+    w2 = 0; /*Initialize w(n-2) = 0*/
+
+    by1 = 0; /*Initialize by(n-1) = 0*/
+    by2 = 0; /*Initialize by(n-2) = 0*/
+    bz1 = 0; /*Initialize bz(n-1) = 0*/
+    bz2 = 0; /*Initialize bz(n-2) = 0*/
+    bzabs1 = 0; /*Initialize bzabs(n-1) = 0*/
+    bzabs2 = 0; /*Initialize bzabs(n-2) = 0*/
+    bw1 = 0; /*Initialize bw(n-1) = 0*/
+    bw2 = 0; /*Initialize bw(n-2) = 0*/
+    const float Ts = 0.001; /*Sample Time, const(ant)*/
+
+//Constanten voor tekening: EMGdeel
+    xbegin= 0; //beginpositie
+    ybegin=0; //beginpositie
+    qbegin=5.50;  //beginhoek (in rad) vanaf de y-as, rechtsom gedraaid is positief
+    MaxsnelheidV=150.0;     //in mm/s
+    MaxsnelheidD=0.5*pi;    //in rad/s eerst 0.26 rad/s (15 deg/sec)
+    
+//constanten regelaar
+    kp_r = 0.006;
+    ki_r = 0.005;
+
+    Ticker looptimer;
+    looptimer.attach(setlooptimerflag,Ts);
+
+    while (true) {              //oneindige while loop
+
+        //Loop die allen gestart wordt als de looptimer is verlopen. 
+        while(looptimerflag != true);
+        looptimerflag = false;
+
+
+// state 1 RUST
+        if (state == 1) {
+
+            pc.printf("state 1 RUST  |     knop1 = cal_motor     knop2 = MENU EMG     knop3 = Tekenen \n\r");
+
+
+            if (knop1 == false ) {  //als knop 1 is ingedrukt
+                state=2;
+                wait(0.05);        //wacht goed contact knopje
+
+                while(knop1 == false) {}    //wacht tot knop is losgelaten
+                wait(0.05);                 // wacht goed contact knopje
+
+            }
+
+            if (knop2 == false ) {  //als knop 2 wordt ingedrukt: state is 3
+                state=3;
+                wait(0.05);
+
+                while(knop2 == false) {}
+                wait(0.05);
+            }
+            if (knop3 == false && calibratie_rust == true && calibratie_max  == true && calibratie_motor == true) {
+                state=6;    //state 6 kan alleen uitgevoerd worden wanneer alle calibraties gedaan zijn.
+                wait(0.05);
+
+                while(knop3 == false) {}
+                wait(0.05);
+                meting=true;
+
+            }
+            if (knop3 == false && state !=6) {
+                wait(0.05);
+                pc.printf("Niet alle calibraties uitgevoerd! \n");
+                wait(1);
+            }
+
+
+        }
+
+
+//state2 CAL MOTOR
+        if (state == 2) {
+            pc.printf("state 2 cal_motor    |    knop1 = terug naar rust \n\r");
+
+            //Als de robot arm met pen met de hand op de begin posisie gezet is moet knop 1 weer worden ingedrukt.
+            if (knop1 == false ) {
+                state=1;
+                wait(0.05);
+
+                while(knop1 == false) {}
+                wait(0.05);
+
+                motor1.setPosition(200.0);   //Zeg dat de motor die de arm verplaatst 200 counts heeft, dit komt overeen met (200/CPR)/gearatio = (200/CPR)/50=0.125 dat komt overeen met een hoek van pi/4
+                motor2.setPosition(597.15);  //Zeg dat de motor die de loper verplaatst 597.15 counts heeft, dit komt overeen met r=98,71 mm
+
+                x=0; //Zeg dat de pen op x=0 staat
+                y=0; //Zeg dat de pen op y=0 staat
+
+                dri_1=0; //vorige integraal van de fout, 0 voor de eerste keer. 
+
+                calibratie_motor = true;  //zeg dat de calibratie van de motor is uitgevoerd. 
+
+
+            }
+        }
+// state 3 MENU EMG
+        if (state == 3) {
+            pc.printf("state 3 MENU EMG | knop1= cal EMG rust  knop2= rust   knop3= cal EMG max  \n\r");
+
+
+            if (knop2 == false ) {  // terug naar state 1
+                state=1;
+                wait(0.05);
+
+                while(knop2 == false) {}
+                wait(0.05);
+            }
+
+            if (knop1 == false ) {  // naar state 4
+                state=4;
+                wait(0.05);
+
+                while(knop1 == false) {}
+                wait(0.05);
+
+                // begingrenswaarden stellen:
+                GrenswaardeV=0; 
+                GrenswaardeD=0;
+                meting=true; //Zet de meting 'aan'
+            }
+
+            if (knop3 == false ) {  // naar state 5
+                state=5;
+                wait(0.05);
+
+                while(knop3 == false) {}
+                wait(0.05);
+
+                // begingrenswaarden stellen:
+                MaxwaardeV=0;
+                MaxwaardeD=0;
+                meting=true;
+
+            }
+
+
+        }
+
+
+        //METEN VAN EMG
+        if (meting == true) {
+            //  pc.printf("TEST CODE: Meting in gang\n");
+            yy = emg1.read(); //<measurement function, read from pin>
+            byy= emg2.read();
+
+            z=-f1*z1-f2*z2+e1*yy+e2*y1+e3*y2; /*hoogdoorlaatfilteroverdacht*/
+            bz=-bf1*bz1-bf2*bz2+be1*byy+be2*by1+be3*by2; /*hoogdoorlaatfilteroverdacht van biceps*/
+
+            y2 = y1; /*y(n-1) will be y(n-2) on next loop*/
+            y1= yy; /*y(n) will be y(n-1) on next loop*/
+            z2 = z1; /*z(n-1) will be z(n-2) on next loop*/
+            z1 = z; /*z(n) will be z(n-1) on next loop*/
+
+            by2 = by1; /*y(n-1) will be y(n-2) on next loop*/
+            by1= byy; /*y(n) will be y(n-1) on next loop*/
+            bz2 = bz1; /*z(n-1) will be z(n-2) on next loop*/
+            bz1 = bz; /*z(n) will be z(n-1) on next loop*/
+
+            zabs=abs(z);/*rectify*/
+            bzabs=abs(bz);/*rectify*/
+
+            w=-h1*w1-h2*w2+g1*zabs+g2*zabs1+g3*zabs2; /*laagdoorlaatfilteroverdracht*/
+            bw=-bh1*bw1-bh2*bw2+bg1*bzabs+bg2*bzabs1+bg3*bzabs2; /*laagdoorlaatfilteroverdracht van biceps*/
+
+            zabs2 = zabs1; /*z(n-1) will be z(n-2) on next loop*/
+            zabs1 = zabs; /*z(n) will be z(n-1) on next loop*/
+            w2 = w1; /*w(n-1) will be w(n-2) on next loop*/
+            w1 = w; /*w(n) will be w(n-1) on next loop*/
+
+            bzabs2 = bzabs1; /*z(n-1) will be z(n-2) on next loop*/
+            bzabs1 = bzabs; /*z(n) will be z(n-1) on next loop*/
+            bw2 = bw1; /*w(n-1) will be w(n-2) on next loop*/
+            bw1 = bw; /*w(n) will be w(n-1) on next loop*/
+
+            //pc.printf("%f,%f\n",w,bw);
+
+
+            if (w>1.0) {
+                w=1.0;
+            }
+            if (bw>1.0) {
+                bw=1.0;
+            }
+
+        }
+
+
+
+// state 4 EMG CAL IN RUST
+        if (state == 4) {
+            pc.printf("state 4 cal EMG RUST    |    knop1= MEMNU EMG \n\r");
+            pc.printf("%f,%f\n",GrenswaardeV,GrenswaardeD);
+            
+            // Nieuwe grenswaarden bepalen
+            if (w > GrenswaardeV) {
+                GrenswaardeV = w;
+            }
+            if (bw > GrenswaardeD) {
+                GrenswaardeD = bw;
+            }
+            if (knop1 == false ) {  // terug naar state 1
+                state=3;
+                wait(0.05);
+
+                while(knop1 == false) {}
+                wait(0.05);
+                calibratie_rust = true;  //Zeg dat de calibratie van de emg in rust in uitgevoerd. 
+                meting=false;            //Zet de meting weer 'uit'
+
+            }
+        }
+// state 5 EMG CAL MAX
+        if (state == 5) {
+            pc.printf("state 5 cal EMG MAX |    knop3= EMG MENU \n\r");
+            pc.printf("%f,%f\n",MaxwaardeV,MaxwaardeD);
+            // Nieuwe maxwaarden bepalen
+            if (w > MaxwaardeV) {
+                MaxwaardeV = w;
+            }
+            if (bw > MaxwaardeD) {
+                MaxwaardeD = bw;
+            }
+
+            // einde maxwaarde bepalen:
+            if (knop3 == false ) {  // terug naar state 3
+                state=3;
+                wait(0.05);
+
+                while(knop3 == false) {}
+                wait(0.05);
+                calibratie_max  = true;
+                meting=false;
+
+            }
+
+        }
+
+// state 6  TEKENEN
+
+        if (state == 6) {
+            // pc.printf("state 6 tekenen  |    knop3= rust \n\r");
+
+            // EMG
+            BereikD = MaxwaardeD-GrenswaardeD; //Bereik van grafiek EMG (Voltage t.o.v. tijd)
+            BereikV = MaxwaardeV-GrenswaardeV; //Bereik van grafiek EMG (Voltage t.o.v. tijd)
+
+            SnelheidV = (MaxsnelheidV/BereikV)*(w-GrenswaardeV); // Snelheid van pen (in cm/sec), lineair verband met het Bereik
+            SnelheidD = (MaxsnelheidD/BereikD)*(bw-GrenswaardeD); //Draaisnelheid pen (in graden/sec), lineair verband met het Bereik
+
+            if (SnelheidV<0) {
+                SnelheidV=0;
+            }
+            if (SnelheidD<0) {
+                SnelheidD=0;
+            }
+            if (SnelheidV>MaxsnelheidV) {
+                SnelheidV=MaxsnelheidV;
+            }
+            if (SnelheidD>MaxsnelheidV) {
+                SnelheidD=MaxsnelheidV;
+            }
+
+            deltas = SnelheidV*Ts;  //afstand tussen twee meetpunten
+            deltaq = SnelheidD*Ts;  //verandering hoek tov. de rechtdoor
+            q = deltaq+qbegin;           // hoekverandering tov. het assenstelsel
+
+            deltay = deltas*cos(q);  //veranding van pen in de y-richting
+            deltax = deltas*sin(q);  // verandering van pen in de x-richting
+
+            x = xbegin+deltax;       // nieuwe postie pen, x-coördinaat
+            y = ybegin+deltay;       // nieuwe positie pen, y-coöridnaat
+
+            if (x>297) {       //grenzen A4
+                x=297;
+            }
+            if (y>210) {
+                y=210;
+            }
+
+            if (x<0) {       //grenzen A4
+                x=0;
+            }
+            if (y<0) {
+                y=0;
+            }
+
+            xbegin=x;    // x zal xbegin worden in de volgende loop oftewel:(x(n) will be x(n-1) on next loop)
+            ybegin=y;    // y zal ybgin worden in de volgende loop  oftewel:(y(n) will be y(n-1) on next loop)
+            qbegin=q;   // q zal qbegin worden in de volgende loop oftewel:(q(n) will be q(n-1) on next loop)
+
+            pc.printf("bV=%f, bD=%f, sV=%f, sD=%f, x=%f, y=%f, hoek=%f\n",BereikV,BereikD,SnelheidV,SnelheidD,x,y,(q*57.3));
+
+
+// motoren
+
+            if (y>210.0) {
+                y=210.0;
+            }
+            if(y<=0.0) {
+                y=0.0;
+            }
+            if(x>297.0) {
+                x=297.0;
+            }
+            if(x<=0.0) {
+                x=0.0;
+            }
+
+            
+            //x en y omzetten in hoek en straal. 
+            theta = atan((x+69.80)/(y+69.80));
+            r = sqrt( ((x + 69.8)*(x + 69.8))+ ((y + 69.8)*(y + 69.8)) );
+
+            //lees de hoek en de straal af uit de motoren. 
+            theta_pen   = motor1.getPosition()  *   ((.5*pi)/400.0);  //Zet de CPR om in een hoek.
+            r_pen       = motor2.getPosition()  *   (461.34/2790.13); //zet de CPRM om in een straaal van de pen. 
+
+            // Berekende het verschil in gewensete en werkelijk hoek en straal. 
+            dtheta  = (theta - theta_pen);
+            dr      = (r - r_pen);
+
+            //REGELAAR
+            up_r = kp_r * dr;                   //P-actie
+            dri  = dri_1 + dr*Ts;
+            ui_r = dri_1 * ki_r;                //I-actie
+            utot_r = up_r + ui_r;               //
+
+            dri_1 =  dri;                       //nieuwe waardes oud maken.
+
+            theta_pwm   = (dtheta)*3.0;
+            r_pwm       = (utot_r/1.0);
+
+            //NAAR MOTOR
+
+            //Zorgen dat pwm tussen -1 en 1 blijft.
+            if(theta_pwm > 1) {
+                theta_pwm=1;
+            }
+            if(theta_pwm < -1) {
+                theta_pwm=-1;
+            }
+            if(r_pwm > 1) {
+                r_pwm=1;
+            }
+            if(r_pwm < -1) {
+                r_pwm=-1;
+            }
+
+            // Bepaal richting waarin motoren moeten draaien
+            if(theta_pwm > 0)
+                motor1dir.write(1);
+            else
+                motor1dir.write(0);
+            if(r_pwm > 0)
+                motor2dir.write(1);
+            else
+                motor2dir.write(0);
+
+            // Testcode - print naar pc
+            //pc.printf("t=%.3f   dt=%.3f  tpwm=%.3f  |  r=%.3f   dr=%.3f  rpwm=%.3f  inputsin=%0.3f\n", theta, dtheta, theta_pwm, r, dr, r_pwm, inputsinus);
+
+            //schrijf PWM naar motor
+            pwm_motor1.write(abs(theta_pwm));
+            pwm_motor2.write(abs(r_pwm));
+
+            // terug naar state 1 knop
+            if (knop3 == false ) {  // terug naar state 1
+                state=1;
+                meting=false;
+                wait(0.05);
+
+                while(knop3 == false) {}
+                wait(0.05);
+            }
+
+        }
+
+    } //sluiten oneindige while loop
+
+}   //afsluiten main
\ No newline at end of file