File content as of revision 34:89d701e15cdf:

//NHK2019MR2 馬型機構プログラム.
//#define VSCODE
#ifdef VSCODE
#define _USE_MATH_DEFINES
#include <math.h>
#include <stdio.h>
#else
#include "mbed.h"
#include "pinnames.h"
#include "KondoServo.h"
#include "pi.h"
#include "can.h"
#define USE_CAN //can通信するならdefine.しないなら切らないとエラー出る
//#define USE_ROS
#include <ros.h>
#include <geometry_msgs/Vector3.h>
#endif
//#define DEBUG_ON //デバッグ用。使わないときはコメントアウト
#include "debug.h"
#include "OneLeg.h" ///足先の座標を保存するクラス。x,yやサーボの角度の保存、サーボの駆動も行う。他の足を考慮した処理は別のクラスに任せる。
#include "Walk.h"   //歩き方に関するファイル
#define USE_OVERCOME
////////////あまり変化させないパラメータ。この他は全てmainの上(ParamSetup())にある。
const int kServoSpan_ms = 6;                  //サーボの送信間隔
const float kBetweenServoHalf_m = 0.03 * 0.5; //サーボ間の距離の半分
float kLegLength1[2] = {0.1, 0.1};
float kLegLength2[2] = {0.2452 + 0.0025, 0.23};
//サーボの正負と座標系の正負の補正.足で一セット。
const int kServoSign[2][2] = {{1, -1}, {-1, 1}};
//欲しい座標系0度でのサーボのICSマネージャーの値
const double kServoValToDegree = 270.0 / (11500 - 3500); //ICSの値を度に変換
const double kOriginDegree[2][2] = {
    {
        (7639 - 3500) * kServoValToDegree,
        (7662 - 3500) * kServoValToDegree + 180,
    },
    {
        (6431 - 3500) * kServoValToDegree,
        (8135 - 3500) * kServoValToDegree - 180,
    },
};
///////////////
#ifndef VSCODE
Timer timer;
KondoServo servo[2] = {
    KondoServo(pin_serial_servo_tx[0], pin_serial_servo_rx[0]),
    KondoServo(pin_serial_servo_tx[1], pin_serial_servo_rx[1]),
};
DigitalOut led[4] = {DigitalOut(LED1), DigitalOut(LED2), DigitalOut(LED3), DigitalOut(LED4)};
#endif
#ifdef USE_ROS
ros::NodeHandle nh_mbed;
//ROSからのコールバック関数
void callback(const geometry_msgs::Vector3 &cmd_vel);
//LPからの左右速度比を受けとり、それをもとに歩行パターンを決定する
//1サイクルの間、通信は遮断され、サイクル終了後に通信を受け付ける
ros::Subscriber<geometry_msgs::Vector3> sub_vel("/cmd_vel", &callback);
#endif
OneLeg leg[4]; //各足の位置

FILE *fp;
const float kRadToDegree = 180.0 / M_PI;
int MoveOneCycle(Walk walkway, OneLeg leg[4]);
void MoveServo(OneLeg leg, int legnum, int servo_id);
void WaitStdin(char startchar);
int FileOpen();
int IsArrived(int count, int finish);
//段差があるときの機体角度を計算
//param back_height_on_step:段差の高さ。後ろにあるとする。前にあるときはマイナスを入れる
float GetSteepBodyRad(float back_height_on_step);

////////調整するべきパラメータ
enum WalkWay
{
    STANDUP,
    //    STRAIGHT,
    //    TURNLEFT,
    //    TURNRIGHT,
    UP, //足を伸ばして立つ
    END,
};
void ParamsSetup(Walk walks[END], OneLeg leg[4]) //各パラメータの設定。減らしていく必要あり
{
    Walk::calctime_s_ = 0.03; //計算周期
    //足の作成、サイズデータのみの足の骨組.4足同じにしている
    for (int i = 0; i < 4; i++)
        leg[i] = OneLeg(kBetweenServoHalf_m, kLegLength1, kLegLength2);
    walks[STANDUP].SetAllLegStandParam(0, 0.2, 0.5); //x,y,time_s.一括で設定できる
                                                     /*
    //STRAIGT 論文通りのとき、offset_y_mは <=0.32
    float offset_x_m = -0.05, offset_y_m = 0.20, stride_m = 0.12, height_m = 0.05, buffer_height_m = 0.01,
          stridetime_s = 1, toptime_s = 0.1, buffer_time_s = 0.03;
    walks[STRAIGHT].SetAllLegTriangleParam // 4足を取り敢えず一括で設定してから
        (offset_x_m, offset_y_m, stride_m, height_m, buffer_height_m, stridetime_s, toptime_s, buffer_time_s);
    walks[STRAIGHT].ChangeOneParam(LEFT_F, OFFSET_X_M, 0);
    walks[STRAIGHT].ChangeOneParam(RIGHT_F, OFFSET_X_M, 0);
    walks[STRAIGHT].ChangeOneParam(LEFT_F, OFFSET_Y_M, 0.2);
    walks[STRAIGHT].ChangeOneParam(RIGHT_F, OFFSET_Y_M, 0.2);
    walks[STRAIGHT].SetOffsetTime(0, 0.5, 0.5, 0);

    //TURNLEFTのparam
    float stride_short_m = 0.05, stride_long_m = 0.25;
    stridetime_s = 0.3, toptime_s = 0.07, buffer_time_s = 0.03,
    offset_x_m = 0, offset_y_m = 0.2, height_m = 0.03, buffer_height_m = 0.01;
    walks[TURNLEFT].SetAllLegTriangleParam // 4足を取り敢えず一括で設定してから
        (offset_x_m, offset_y_m, stride_long_m, height_m, buffer_height_m, stridetime_s, toptime_s, buffer_time_s);
    walks[TURNLEFT].ChangeOneParam(LEFT_F, STRIDE_M, stride_short_m); //一部のパラメータを変更
    walks[TURNLEFT].ChangeOneParam(LEFT_B, STRIDE_M, stride_short_m);
    walks[TURNLEFT].SetOffsetTime(0, 0.5, 0.5, 0); //位相ずれの程度(値域[0..1])

    //TURNRIGHT1のparam
    walks[TURNRIGHT].SetAllLegTriangleParam // 4足を取り敢えず一括で設定してから
        (offset_x_m, offset_y_m, stride_long_m, height_m, buffer_height_m, stridetime_s, toptime_s, buffer_time_s);
    walks[TURNRIGHT].ChangeOneParam(RIGHT_F, STRIDE_M, stride_short_m); //一部のパラメータを変更
    walks[TURNRIGHT].ChangeOneParam(RIGHT_B, STRIDE_M, stride_short_m);
    walks[TURNRIGHT].SetOffsetTime(0, 0.5, 0.5, 0); //位相ずれの程度(値域[0..1])
  */
    // UP, //足を伸ばして立つ
    walks[UP].SetAllLegStandParam(0, 0.30, 2); //x,y,time_s.一括で設定できる
    //    walks[UP].SetOneLegStandParam(RIGHT_B, 0, 0.30, 2); //x,y,time_s
    //    walks[UP].SetOneLegStandParam(RIGHT_F, 0, 0.30, 2); //x,y,time_s
    //    walks[UP].SetOneLegStandParam(LEFT_B, 0, 0.30, 2); //x,y,time_s
    //    walks[UP].SetOneLegStandParam(RIGHT_B, 0, 0.30, 2); //x,y,time_s
}
Walk walks[END]; //歩行法
int main()
{

    //足とシリアルサーボの番号
    //  RIGHT_B,  RIGHT_F,  LEFT_B,  LEFT_F,};
    //前足かける
    float start_x_m[4] = {-0, 0, -0, 0}; //足のoffset
    float start_y_m[4] = {.3, .3, .31, .3};
    float d_x_m = 0.15;
    float goal_y_m[4] = {.3, 0.2, .31, 0.2};
    float height_m[] = {0.03, 0.13, 0.03, 0.13};
    float gravity_dist[] = {0.075, 0, 0.075, 0};
    OverCome overcome(start_x_m, start_y_m, d_x_m, goal_y_m, height_m, gravity_dist);
    //そのまま進む
    float d_x_m2 = 0.075;
    float height1_m[] = {0.05, 0.05, 0.05, 0.05};
    OverCome overcome1(start_x_m, goal_y_m, d_x_m2, goal_y_m, height1_m, gravity_dist);
    //後ろ脚載せる
    float height2_m[] = {0.08, 0.08, 0.08, 0.08};
    float start2_y_m[] = {.25, .3, .25, .3};
    float goal2_y_m[] = {.2, .3, .2, .3};
    OverCome overcome2(start_x_m, start2_y_m, d_x_m2, goal2_y_m, height2_m, gravity_dist);
    //
    float height3_m[] = {0.05, 0.05, 0.05, 0.05};
    float start3_x_m[] = {0, 0, 0, 0.05};
    OverCome overcome3(start3_x_m, goal2_y_m, d_x_m2, goal2_y_m, height3_m, gravity_dist);
    //後ろ脚を落とす
    float d_x_m4 = 0.1;
    float goal4_y_m[] = {.3, .3, .3, .3};
    OverCome overcome4(start_x_m, goal2_y_m, d_x_m4, goal4_y_m, height3_m, gravity_dist);
    OverCome overcome5(start_x_m, goal4_y_m, d_x_m4, goal4_y_m, height3_m, gravity_dist);

/*ROPEを超えた
    //足とシリアルサーボの番号
    //  RIGHT_B,  RIGHT_F,  LEFT_B,  LEFT_F,};
    //上手く行った
    float start_x_m[4] = {-0, 0, -0, 0};
    float start_y_m[4] = {.3, .28, .3, .28};
    float d_x_m = 0.1;
    float goal_y_m[4] = {.3, .28, .3, .28};
    float height_m = 0.13;
    float gravity_dist[] = {0.075, -0.03, 0.105, 0};
    OverCome rope[] = {
        OverCome(start_x_m, start_y_m, d_x_m, goal_y_m, height_m, gravity_dist),
    };
*/
#ifdef VSCODE
    if (FileOpen()) //csv fileに書き込み
        return 1;   //異常終了したら強制終了
#endif
    printf("param set start\r\n");
    ParamsSetup(walks, leg);      //各動きの際の足の軌道を設定。パラメータはこの関数内に打ち込む
    for (int i = 0; i < END; i++) //軌道のチェック
    {
        if (walks[i].CheckOrbit(leg[0]) == 1) //軌道が定義外なら
        {
            printf("error: move pattern %d\r\n", i);
            return 1; //強制終了.errorは内部の関数からprintfで知らせる
        }
    }
    /*ROPEのチェック
    for (int i = 0; i < sizeof(rope) / sizeof(rope[0]); i++)
    {
        if (rope[i].walk.CheckOrbit(leg[0]) == 1) //軌道が定義外なら
        {
            printf("error: rope pattern %d\r\n", i);
            return 1; //強制終了.errorは内部の関数からprintfで知らせる
        }
    }
*/
    if (overcome.walk.CheckOrbit(leg[0]) == 1) //軌道が定義外なら
    {
        printf("error: move pattern overcome0\r\n");
        return 1; //強制終了.errorは内部の関数からprintfで知らせる
    }
    if (overcome1.walk.CheckOrbit(leg[0]) == 1) //軌道が定義外なら
    {
        printf("error: move pattern overcome1\r\n");
        return 1; //強制終了.errorは内部の関数からprintfで知らせる
    }

    if (overcome2.walk.CheckOrbit(leg[0]) == 1) //軌道が定義外なら
    {
        printf("error: move pattern overcome 2\r\n");
        return 1; //強制終了.errorは内部の関数からprintfで知らせる
    }
    if (overcome3.walk.CheckOrbit(leg[0]) == 1) //軌道が定義外なら
    {
        printf("error: move pattern overcome 3\r\n");
        return 1; //強制終了.errorは内部の関数からprintfで知らせる
    }

    if (overcome4.walk.CheckOrbit(leg[0]) == 1) //軌道が定義外なら
    {
        printf("error: move pattern overcome 4\r\n");
        return 1; //強制終了.errorは内部の関数からprintfで知らせる
    }

    if (overcome5.walk.CheckOrbit(leg[0]) == 1) //軌道が定義外なら
    {
        printf("error: move pattern overcome 5\r\n");
        return 1; //強制終了.errorは内部の関数からprintfで知らせる
    }
    printf("Stand up?\r\n");
    WaitStdin('y'); // ボタンを押したら立つ
    MoveOneCycle(walks[STANDUP], leg);
    printf("Move?\r\n");
    WaitStdin('y'); // ボタンを押したらスタート
#ifdef USE_ROS
    nh_mbed.getHardware()->setBaud(115200);
    nh_mbed.initNode();
    nh_mbed.subscribe(sub_vel);
    while (1)
        nh_mbed.spinOnce();
#else

    //     for (int k = 0; k < 5; k++)//壁あて.機体保護のため抜いておく
    //     MoveOneCycle(walks[STRAIGHT], leg);
    MoveOneCycle(walks[UP], leg); //立つ
    for (int k = 0; k < 1; k++)   //前足かける
        MoveOneCycle(overcome.walk, leg);
    for (int k = 0; k < 5; k++) //そのまま進む
        MoveOneCycle(overcome1.walk, leg);
    for (int k = 0; k < 1; k++) //後ろ足載せる
        MoveOneCycle(overcome2.walk, leg);
    for (int k = 0; k < 3; k++) //そのまま進む
        MoveOneCycle(overcome3.walk, leg);
    for (int k = 0; k < 1; k++) //後ろ足を落とす
        MoveOneCycle(overcome4.walk, leg);
    for (int k = 0; k < 5; k++) //足上げたまま動く
        MoveOneCycle(overcome5.walk, leg);
    /*rope用
    for (int k = 0; k < 10; k++) //前足かける
        MoveOneCycle(rope[0].walk, leg);
*/
    printf("program end\r\n");
#ifdef VSCODE
    fclose(fp);
#endif
#endif
}
//一サイクル分進む.return 1:異常終了
int MoveOneCycle(Walk walkway, OneLeg leg[4])
{
#ifndef VSCODE
    timer.reset();
    timer.start();
#endif
    int count = walkway.GetOneWalkTime() / walkway.calctime_s_;
    for (int i = 0; i < count; i++)
    {
#ifndef VSCODE
        float time_s = timer.read();
#endif
        //4本の足それぞれの足先サーボ角度更新
        if (walkway.Cal4LegsPosi(leg) == 1)
        {
            printf("error: time = %f\r\n", i * walkway.calctime_s_);
            return 1;
        }
#ifdef USE_CAN
        SendRad(leg[2], leg[3]); //slave_mbed分の足の目標位置を送信
#endif
        //自身が動かす足のサーボを動かす
        MoveServo(leg[0], 0, 0);
        MoveServo(leg[1], 1, 0);
#ifndef VSCODE
        wait_ms(kServoSpan_ms);
#endif
        MoveServo(leg[0], 0, 1);
        MoveServo(leg[1], 1, 1);
#ifdef VSCODE
        //ファイルに書き込み。time[s],x[0],y[0],x[1],y[1],x[2],y[2],x[3],y[3]の順
        fprintf(fp, "%f", i * walkway.calctime_s_);
        for (int i = 0; i < 4; i++)
            fprintf(fp, ",%f,%f", leg[i].GetX_m(), leg[i].GetY_m());
        fprintf(fp, "\r\n");
#else
        //計算周期がwalkway.calctime_s_になるようwait
        float rest_time_s = walkway.calctime_s_ - (timer.read() - time_s);
        if (rest_time_s > 0)
            wait(rest_time_s);
        else
        { //計算周期が達成できないときはDEBUGで知らせるだけ。動きはする。
            DEBUG("error: rest_time_s = %f in Move()\r\n", rest_time_s);
            led[0] = 1;
        }
#endif
    }
    return 0;
}
void MoveServo(OneLeg leg, int serial_num, int servo_id)
{
#ifndef VSCODE
    float degree = leg.GetRad(servo_id) * kRadToDegree;
    //サーボの座標系に変更
    float servo_degree = kServoSign[serial_num][servo_id] * degree + kOriginDegree[serial_num][servo_id];
    //    DEBUG("servo_degree[%d][%d],%f\r\n", serial_num, servo_id, servo_degree);
    servo[serial_num].set_degree(servo_id, servo_degree);
#endif
}
void WaitStdin(char startchar)
{
#ifndef USE_ROS
    char str[255] = {};
    do
    {
        printf("put '%c', then start\r\n", startchar);
        scanf("%s", str);
    } while (str[0] != startchar);
#endif
}
int FileOpen() //1:異常終了
{
    if ((fp = fopen("data.csv", "w")) == NULL)
    {
        printf("error : FileSave()\r\n");
        return 1;
    }
    fprintf(fp, "time[s],x[0],y[0],x[1],y[1],x[2],y[2],x[3],y[3]\r\n");
    return 0;
}
#ifdef USE_ROS
void callback(const geometry_msgs::Vector3 &cmd_vel)
{
    float left_vel = cmd_vel.x;
    float right_vel = cmd_vel.y;
    int state = cmd_vel.z;
    //閾値は要検討
    if (right_vel < left_vel)
        MoveOneCycle(walks[TURNRIGHT], leg);
    else if (left_vel < right_vel)
        MoveOneCycle(walks[TURNLEFT], leg);
    else
        MoveOneCycle(walks[STRAIGHT], leg);
}
#endif
/*
//param back_height_on_step:段差の高さ。後ろにあるとする。前にあるときはマイナスを入れる
float GetSteepBodyRad(float back_height_on_step)
{
    float offset_hight = back_height_on_step + leg[LEFT_B].GetY_m() - leg[LEFT_B].GetY_m();
    float theta = atan2(offset_hight, (float)(sqrt(0.09 - offset_hight * offset_hight)));
    return theta;
}
*/