This repository has been archived by the owner on Jun 25, 2019. It is now read-only.
-
Notifications
You must be signed in to change notification settings - Fork 1
/
Kubot.cpp
695 lines (524 loc) · 17 KB
/
Kubot.cpp
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
26
27
28
29
30
31
32
33
34
35
36
37
38
39
40
41
42
43
44
45
46
47
48
49
50
51
52
53
54
55
56
57
58
59
60
61
62
63
64
65
66
67
68
69
70
71
72
73
74
75
76
77
78
79
80
81
82
83
84
85
86
87
88
89
90
91
92
93
94
95
96
97
98
99
100
101
102
103
104
105
106
107
108
109
110
111
112
113
114
115
116
117
118
119
120
121
122
123
124
125
126
127
128
129
130
131
132
133
134
135
136
137
138
139
140
141
142
143
144
145
146
147
148
149
150
151
152
153
154
155
156
157
158
159
160
161
162
163
164
165
166
167
168
169
170
171
172
173
174
175
176
177
178
179
180
181
182
183
184
185
186
187
188
189
190
191
192
193
194
195
196
197
198
199
200
201
202
203
204
205
206
207
208
209
210
211
212
213
214
215
216
217
218
219
220
221
222
223
224
225
226
227
228
229
230
231
232
233
234
235
236
237
238
239
240
241
242
243
244
245
246
247
248
249
250
251
252
253
254
255
256
257
258
259
260
261
262
263
264
265
266
267
268
269
270
271
272
273
274
275
276
277
278
279
280
281
282
283
284
285
286
287
288
289
290
291
292
293
294
295
296
297
298
299
300
301
302
303
304
305
306
307
308
309
310
311
312
313
314
315
316
317
318
319
320
321
322
323
324
325
326
327
328
329
330
331
332
333
334
335
336
337
338
339
340
341
342
343
344
345
346
347
348
349
350
351
352
353
354
355
356
357
358
359
360
361
362
363
364
365
366
367
368
369
370
371
372
373
374
375
376
377
378
379
380
381
382
383
384
385
386
387
388
389
390
391
392
393
394
395
396
397
398
399
400
401
402
403
404
405
406
407
408
409
410
411
412
413
414
415
416
417
418
419
420
421
422
423
424
425
426
427
428
429
430
431
432
433
434
435
436
437
438
439
440
441
442
443
444
445
446
447
448
449
450
451
452
453
454
455
456
457
458
459
460
461
462
463
464
465
466
467
468
469
470
471
472
473
474
475
476
477
478
479
480
481
482
483
484
485
486
487
488
489
490
491
492
493
494
495
496
497
498
499
500
501
502
503
504
505
506
507
508
509
510
511
512
513
514
515
516
517
518
519
520
521
522
523
524
525
526
527
528
529
530
531
532
533
534
535
536
537
538
539
540
541
542
543
544
545
546
547
548
549
550
551
552
553
554
555
556
557
558
559
560
561
562
563
564
565
566
567
568
569
570
571
572
573
574
575
576
577
578
579
580
581
582
583
584
585
586
587
588
589
590
591
592
593
594
595
596
597
598
599
600
601
602
603
604
605
606
607
608
609
610
611
612
613
614
615
616
617
618
619
620
621
622
623
624
625
626
627
628
629
630
631
632
633
634
635
636
637
638
639
640
641
642
643
644
645
646
647
648
649
650
651
652
653
654
655
656
657
658
659
660
661
662
663
664
665
666
667
668
669
670
671
672
673
674
675
676
677
678
679
680
681
682
683
684
685
686
687
688
689
690
691
692
693
694
695
#include "Kubot.hpp"
void Kubot::initialize(int YL, int YR, int RL, int RR, bool load_calibration, int NoiseSensor, int Buzzer, int USTrigger, int USEcho)
{
servo_pins[0] = YL;
servo_pins[1] = YR;
servo_pins[2] = RL;
servo_pins[3] = RR;
attachServos();
isResting=false;
if (load_calibration)
{
for (int i = 0; i < 4; i++)
{
int servo_trim = EEPROM.read(i);
if (servo_trim > 128) servo_trim -= 256;
servo[i].SetTrim(servo_trim);
}
}
// Initialisation du capteur ultrason
us.init(USTrigger, USEcho);
// Buzzer et Pin de bruit
pinBuzzer = Buzzer;
pinMode(Buzzer, OUTPUT);
pinNoiseSensor = NoiseSensor;
pinMode(NoiseSensor, INPUT);
// On met les servos à une position de départ.
for(int i(0) ; i < 4 ; i++)
{
servo[i].SetPosition(90);
servo_position[i] = 90;
}
delay(250);
}
/////////////////////////////////
/// Fonctions Attach et Detach //
/////////////////////////////////
void Kubot::attachServos()
{
servo[0].attach(servo_pins[0]);
servo[1].attach(servo_pins[1]);
servo[2].attach(servo_pins[2]);
servo[3].attach(servo_pins[3]);
}
void Kubot::detachServos()
{
servo[0].detach();
servo[1].detach();
servo[2].detach();
servo[3].detach();
}
//////////////////////////////////
/// Réglage des Trim des servo ///
//////////////////////////////////
void Kubot::setTrims(int YL, int YR, int RL, int RR)
{
servo[0].SetTrim(YL);
servo[1].SetTrim(YR);
servo[2].SetTrim(RL);
servo[3].SetTrim(RR);
}
void Kubot::saveTrimsOnEEPROM()
{
for(int i(0); i < 4 ; i++)
EEPROM.write(i, servo[i].getTrim());
}
/////////////////////////////////////
/// Mouvements basiques des servos///
/////////////////////////////////////
void Kubot::moveServos(int duration, int servo_target[])
{
setRestState(false);
float increment[4];
unsigned long finalTime;
unsigned long partialTime;
attachServos();
if(duration > 10) // Si la durée est suffisament longue
{
// on calcul l'incremetation de chaque servo et le temps au quel les servos auront
// fini de bouger
// L'incrementation en temps est de 10ms
for(int i(0); i < 4 ; i++)
increment[i] = ((servo_target[i] - servo_position[i]))/(duration/10.f);
finalTime = millis() + duration;
for (int it(1) ; millis() < finalTime ; it++)
{
partialTime = millis() + 10;
for (int j(0) ; j < 4 ; j++)
{
//servo_position[j] += it * increment[j];
servo[j].SetPosition(servo_position[j] + it * increment[j]);
}
while (millis() < partialTime); // on attend qu'au moins 10 ms se soit écouler
}
}
else //// si la durée est trop courte alors on bouge le plus vite possible
{
for(int i(0); i < 4 ; ++i)
{
servo[i].SetPosition(servo_target[i]);
servo_position[i] = servo_target[i];
}
}
// Une fois les mouvements effectué, on enregistre la position des servos
for (int i = 0; i < 4; i++)
servo_position[i] = servo_target[i];
}
void Kubot::oscillateServos(int A[4], int O[4], int T, double Ph[4], float cycle)
{
for (int i(0); i<4; i++)
{
servo[i].SetO(O[i]);
servo[i].SetA(A[i]);
servo[i].SetT(T);
servo[i].SetPh(Ph[i]);
}
float ref(millis());
float x(ref);
while(x <= T*cycle+ref)
{
for (int i(0); i < 4; i++)
{
servo[i].refresh();
}
x = millis();
}
for (unsigned i(0) ; i < 4 ; ++i)
{
//TODO: Recuper la position des servo a la fin du cycle
}
}
void Kubot::oscillate(int A[4], int O[4], int T, double phase_diff[4], float steps)
{
attachServos();
setRestState(false);
float cycles = trunc(steps);
if(steps >= 1)
{
for(int i(0) ; i < cycles; ++i)
oscillateServos(A,O,T,phase_diff);
}
oscillateServos(A,O,T,phase_diff,steps-cycles);
}
////////////////////////////////////////////////
/// Homing: Controle de la position de repos ///
////////////////////////////////////////////////
// La position de repos (tout les servos à 90)
// En prime, on désactive les servos par soucis
// d'économie d'énergie
void Kubot::home()
{
if(!isResting)
{
int homes[4] = {90,90,90,90};
moveServos(500,homes);
setRestState(true);
// Desactivation des servos.
detachServos();
}
}
bool Kubot::getRestState() {return isResting;}
void Kubot::setRestState(bool state) { isResting = state;}
//////////////////////////////////////////////
/// Capteurs: Ultrason et capteur de bruit ///
//////////////////////////////////////////////
// Utilisation du capteur ultrason
float Kubot::getDistance()
{
return us.read();
}
// On recupere le bruit sur une pin vide. Celà permet de generer des nombres
// aléatoires, etc.
int Kubot::getNoise()
{
int readingCount(2); // Le nombre de mesures à effectuer toujours > 0
int noiseLevel(0);
for (unsigned i(0) ; i < readingCount ; ++i)
noiseLevel += analogRead(pinNoiseSensor);
return noiseLevel / readingCount;
}
//////////////////////////////
/// Son: Gestion du buzzer ///
//////////////////////////////
// Permet au Kubot de jouer une certaine frequence pendant un temps donné
void Kubot::_tone(float frequency, long noteDuration, long silenceDuration)
{
tone(pinBuzzer,frequency,noteDuration);
// On attend que la note se termine...
delay(noteDuration);
// On attend au minimum 1ms avant l'execution d'autres commandes
if(silenceDuration < 1)
silenceDuration = 1;
delay(silenceDuration);
}
// Permet au Kubot de jouer une note courbée
// dans la première itération, le temps par note est fixé à 15ms
/*void Kubot::bendTones(float initFrequency, float finalFrequency, float _step)
{
bool ascending = (finalFrequency > initFrequency);
// la pente permet de définir comment la note final sera atteinte.
float slope = fabs(finalFrequency - initFrequency) / 100.f;
if (ascending) // Si la frequence final est supérieure
{
for (int i(0) ; i <= 100 ; i += _step)
_tone(initFrequency + slope*i, 15);
}
else
{
for (int i(100) ; i >= 0 ; i -= _step)
_tone(initFrequency + slope*i, 15);
}
}*/
void Kubot::glissando(float initFrequency, float finalFrequency, float duration)
{
const float noteDuration = 15; // ms. Temps fixé pour faire un beau glissendo
bool ascending = (finalFrequency > initFrequency);
float nbPas = duration/noteDuration;
float step = (finalFrequency-initFrequency)/nbPas;
if(ascending)
{
for(int i = 0 ; i < nbPas ; i++)
_tone(initFrequency + i*step, noteDuration);
}
else
{
for(int i = nbPas ; i > 0 ; i--)
_tone(finalFrequency - i*step, noteDuration);
}
}
//////////////////////////////
/// Movements spéciaux ///
//////////////////////////////
/***********************************************
* \function: Kubot::jump
* \desc Fait "sauter" le kubot (en tout cas ça en à l'air...) il s'agit
* d'un up&down simplifier s'executant une fois à une hauteur prédéterminée
* On pourrait la supprimer mais bon...
* \param T: Period
***********************************************/
void Kubot::jump(int T)
{
int up[]={90,90,150,30};
int down[]={90,90,90,90};
moveServos(T/2.f,up);
moveServos(T/2.f,down);
}
/***********************************************
* \function: Kubot::walk
* \desc Le kubot avance ou recule
* \param Steps: Nombre de pas
* \param T: Periode
* \param Dir: Direction: FORWARD / BACKWARD
***********************************************/
void Kubot::walk(float steps, int T, int dir)
{
/*
* Description de la marche:
* Les servos des hanches et des pieds sont synchronisés (ils effectues les memes mouvements)
* mais sont déphasés de 90degrées.le signe donne le sens de marche.
* Un leger offset sur les pieds permet au kubot de marcher sur ses pointes
*/
int A[] = {30,30,20,20};
int O[] = {0,0,4,-4};
// le signe donne le sens de marche
double phase_diff[4] = {0, 0, DEG2RAD(dir * -90), DEG2RAD(dir * -90)};
oscillate(A,O,T,phase_diff,steps);
}
/***********************************************
* \function: Kubot::turn
* \desc Tourne à gauche ou a droite
* \param Steps: Number of steps
* \param T: Period
* \param Dir: Direction: LEFT / RIGHT
***********************************************/
void Kubot::turn(float steps, int T, int dir)
{
/* A peut prêt pareil que pour la marche (cf Kubot::walk)
* La différence est que l'amplitude de mouvement des deux hanches est différente
* i.e. Quand le servo droit a une plus grande amplitude les pas à droite sont plus grands
* et donc le kubot va vers la gauche
*/
int A[4]= {30, 30, 20, 20};
int O[4] = {0, 0, 4, -4};
double phase_diff[4] = {0, 0, DEG2RAD(-90), DEG2RAD(-90)};
if (dir == LEFT)
{
A[0] = 30; // hanche gauche
A[1] = 10; // hanche droite
}
else
{
A[0] = 10;
A[1] = 30;
}
oscillate(A, O, T, phase_diff, steps);
}
/***********************************************
* \function: Kubot::up&down
* \desc le Kubot se leve et s'assois
* \param Steps: nombre de répétition
* \param T: Periode
* \param h: Hauteur du mouvement
***********************************************/
void Kubot::updown(float steps, int T, int h)
{
// Tout les servos sont synchronisés et en phase
int A[] = {0,0,h,h};
int O[] = {0,0,h,-h};
double phase_diff[] = {0,0,DEG2RAD(-90),DEG2RAD(90)};
oscillate(A,O,T,phase_diff,steps);
}
/***********************************************
* \function: Kubot::bend
* \desc Le Kubot se penche d'un côté
* \param Steps: Nombre de "penchage"
* \param T: temps d'attente pendant le penchage
* \param Dir: "direction du penchage: LEFT / RIGHT
***********************************************/
void Kubot::bend (int steps, int T, int dir)
{
//Par defaut le kubot se penche à gauche
int bend1[4]={90, 90, 62, 35};
int bend2[4]={90, 90, 62, 105};
int homes[4]={90, 90, 90, 90};
//On limite le temps de penchage a 600 pour eviter des penchages trop rapides
T=max(T, 600);
// On change de parametres si on se penche a droite
if(dir==RIGHT)
{
bend1[2] = 180-35;
bend1[3] = 180-60; // A partir de 65, le kubot tombe
bend2[2] = 180-105;
bend2[3] = 180-60;
}
//temps d'execution du penchage.
int Ttravel = 800;
//Bend movement
for (int i = 0 ; i < steps ; i++)
{
moveServos(Ttravel/2,bend1);
moveServos(Ttravel/2,bend2);
delay(T*0.8); // temps d'attempte entre chaque penchage *
moveServos(500,homes);
}
}
/***********************************************
* \function: Kubot::shakeLeg
* \desc secoue la jambe, genre comme un ptit chien
* \param Steps: Nombre de sequences
* \param T: Periode
* \param Dir: jambe qui se secoue LEFT / RIGHT
***********************************************/
void Kubot::shakeLeg (int steps,int T,int dir)
{
// Nombre de secousse de jambe
int numberLegMoves = 2;
//Parametre par défaut: on secoue la jambe droite
int shake_leg1[4]={90, 90, 58, 35};
int shake_leg2[4]={90, 90, 58, 120};
int shake_leg3[4]={90, 90, 58, 60};
int homes[4]={90, 90, 90, 90};
//On secoue la gauche dans le cas contraire
if(dir==LEFT)
{
shake_leg1[2]=180-35;
shake_leg1[3]=180-58;
shake_leg2[2]=180-120;
shake_leg2[3]=180-58;
shake_leg3[2]=180-60;
shake_leg3[3]=180-58;
}
//temps de penchage
int Ttravel=1000;
//temps pour un secouage de jambe.
T=T-Ttravel;
T=max(T,200*numberLegMoves);
for (int j = 0; j < steps; j++)
{
//Penchage
moveServos(Ttravel/2,shake_leg1);
moveServos(Ttravel/2,shake_leg2);
//Secouage
for (int i = 0; i < numberLegMoves; i++)
{
moveServos(T/(2*numberLegMoves),shake_leg3);
moveServos(T/(2*numberLegMoves),shake_leg2);
}
moveServos(500,homes); //OHM SWEET OHM
}
delay(T);
}
/***********************************************
* \function: Kubot::swing
* \desc Le kubot se balance de droite à gaucher
* \param Steps: Nombre de balancement
* \param T: Periode
* \param h: amplitude des balancements
***********************************************/
void Kubot::swing(float steps, int T, int h)
{
// Les deux pieds sont en phase
int A[4]= {0, 0, h, h};
int O[4] = {0, 0, h/2, -h/2};
double phase_diff[4] = {0, 0, 0, 0};
oscillate(A, O, T, phase_diff, steps);
}
/***********************************************
* \function: Kubot::tiptoeSwing
* \desc Pareil qu'un swing mais sur la pointe des pieds
* \param Steps: nombre de balancements
* \param T: durée de balancements
* \param h: amplitude des balancements (0 à ~50)
***********************************************/
void Kubot::tiptoeSwing(float steps, int T, int h)
{
// Les deux pieds sont en phase
// L'offset est différent pour permettre au Kubot de se mettre
// sur la pointe des pieds
int A[4]= {0, 0, h, h};
int O[4] = {0, 0, h, -h};
double phase_diff[4] = {0, 0, 0, 0};
oscillate(A, O, T, phase_diff, steps);
}
// Les mouvements si dessous sont directement repris de la librairie
// pour le robot OTTO.
//---------------------------------------------------------
//-- Kubot gait: Jitter
//-- Parameters:
//-- steps: Number of jitters
//-- T: Period of one jitter
//-- h: height (Values between 5 - 25)
//---------------------------------------------------------
void Kubot::jitter(float steps, int T, int h)
{
//-- Both feet are 180 degrees out of phase
//-- Feet amplitude and offset are the same
//-- Initial phase for the right foot is -90, so that it starts
//-- in one extreme position (not in the middle)
//-- h is constrained to avoid hit the feets
h=min(25,h);
int A[4]= {h, h, 0, 0};
int O[4] = {0, 0, 0, 0};
double phase_diff[4] = {DEG2RAD(-90), DEG2RAD(90), 0, 0};
//-- Let's oscillate the servos!
oscillate(A, O, T, phase_diff, steps);
}
//---------------------------------------------------------
//-- Kubot gait: Ascending & turn (Jitter while up&down)
//-- Parameters:
//-- steps: Number of bends
//-- T: Period of one bend
//-- h: height (Values between 5 - 15)
//---------------------------------------------------------
void Kubot::ascendingTurn(float steps, int T, int h)
{
//-- Both feet and legs are 180 degrees out of phase
//-- Initial phase for the right foot is -90, so that it starts
//-- in one extreme position (not in the middle)
//-- h is constrained to avoid hit the feets
h=min(13,h);
int A[4]= {h, h, h, h};
int O[4] = {0, 0, h+4, -h+4};
double phase_diff[4] = {DEG2RAD(-90), DEG2RAD(90), DEG2RAD(-90), DEG2RAD(90)};
//-- Let's oscillate the servos!
oscillate(A, O, T, phase_diff, steps);
}
//---------------------------------------------------------
//-- Kubot gait: Moonwalker. Kubot moves like Michael Jackson
//-- Parameters:
//-- Steps: Number of steps
//-- T: Period
//-- h: Height. Typical valures between 15 and 40
//-- dir: Direction: LEFT / RIGHT
//---------------------------------------------------------
void Kubot::moonwalker(float steps, int T, int h, int dir)
{
//-- This motion is similar to that of the caterpillar robots: A travelling
//-- wave moving from one side to another
//-- The two Kubot's feet are equivalent to a minimal configuration. It is known
//-- that 2 servos can move like a worm if they are 120 degrees out of phase
//-- In the example of Kubot, the two feet are mirrored so that we have:
//-- 180 - 120 = 60 degrees. The actual phase difference given to the oscillators
//-- is 60 degrees.
//-- Both amplitudes are equal. The offset is half the amplitud plus a little bit of
//- offset so that the robot tiptoe lightly
int A[4]= {0, 0, h, h};
int O[4] = {0, 0, h/2+2, -h/2 -2};
int phi = -dir * 90;
double phase_diff[4] = {0, 0, DEG2RAD(phi), DEG2RAD(-60 * dir + phi)};
//-- Let's oscillate the servos!
oscillate(A, O, T, phase_diff, steps);
}
//----------------------------------------------------------
//-- Kubot gait: Crusaito. A mixture between moonwalker and walk
//-- Parameters:
//-- steps: Number of steps
//-- T: Period
//-- h: height (Values between 20 - 50)
//-- dir: Direction: LEFT / RIGHT
//-----------------------------------------------------------
void Kubot::crusaito(float steps, int T, int h, int dir)
{
int A[4]= {25, 25, h, h};
int O[4] = {0, 0, h/2+ 4, -h/2 - 4};
double phase_diff[4] = {90, 90, DEG2RAD(0), DEG2RAD(-60 * dir)};
//-- Let's oscillate the servos!
oscillate(A, O, T, phase_diff, steps);
}
//---------------------------------------------------------
//-- Kubot gait: Flapping
//-- Parameters:
//-- steps: Number of steps
//-- T: Period
//-- h: height (Values between 10 - 30)
//-- dir: direction: FOREWARD, BACKWARD
//---------------------------------------------------------
void Kubot::flapping(float steps, int T, int h, int dir)
{
int A[4]= {12, 12, h, h};
int O[4] = {0, 0, h - 10, -h + 10};
double phase_diff[4] = {DEG2RAD(0), DEG2RAD(180), DEG2RAD(-90 * dir), DEG2RAD(90 * dir)};
//-- Let's oscillate the servos!
oscillate(A, O, T, phase_diff, steps);
}
// End of Kubot.cpp