5.4 Программа управления движением роботом на «Hexapod Control»
Программа представлена в двух вариантах: консольном Hexapod_Console_Control и оконном Hexapod_Visual_Control.
В оба варианта входят практически одни и те же функции, отличие лишь в реализации пользовательского интерфейса. Консольная версия предназначена, прежде всего, для отладки новых функций и, как правило, сначала все основные функции отлаживались на консольном варианте и затем интегрировались в визуальный вариант.
Консольная версия реализована на основе цикла, на каждом шаге которого считывается код нажатой клавиши и в зависимости от клавиши выполняются необходимые действия.
Визуальная версия построена на диалоговом окне. Каждое нажатие на кнопку в окне приводит к вызову соответствующей функции в новом потоке выполнения.
5.4.1 Ручной и автоматический режимы выбора направления движения
В обоих вариантах программы есть возможность работы в двух режимах: ручном и автоматическом. При ручном режиме (алгоритм представлен на Рис. 44), программа ожидает нажатия клавиши (клавиши на клавиатуре в консольном варианте и кнопки на окне в визуальном варианте). После нажатия клавиши робот совершает ровно одно движение, направление которого соответствует нажатой клавише, затем робот останавливается и программа ожидает повторного нажатия клавиши. Если нажата клавиша, не соответствующая никакому из направлений передвижения, то робот никуда не пойдет, программа будет ожидать повторного нажатия клавиши. Данный режим является отладочным и используется по большой части для проверки отдельных движений робота.
Основным режимом работы является автоматический режим (Рис. 45). В этом режиме запуск движения осуществляется однократным нажатием клавиши (кнопки в случае визуального варианта программы), после чего робот начнет двигаться непрерывно, ориентируясь по показаниям дальномеров, до тех пор, пока не будет нажата клавиша остановки движения. Перед началом каждого движения робот считывает показания датчиков – дальномеров, предает эти показания управляющей программе. Управляющая программа анализирует полученные показания. Если оба дальномера зафиксировали перед собой препятствие, то робот выполняет движение назад. В случае если препятствие зафиксировал один из дальномеров, робот выполняет поворот в противоположном направлении (если препятствие зафиксировал правый дальномер, то выполняется поворот налево и наоборот). Если же ни один дальномер не зафиксировал препятствие, робот движется вперед.
Рис. 44 Блок-схема ручного выбора направления движения
Рис. 45 Блок-схема алгоритма автоматического выбора направления движения
5.4.2 Файлы, необходимые для работы программы:
Для правильного функционирования в папке с программой должны находиться файлы:
hxctl.ini – файл конфигурации программы
hxctl.mdf – файл , определяющий все используемые файлы макрокоманд. Все используемые макрофайлы должны быть прописаны в этом файле
estaps_old.mdf – макрофайл 1 уровня, описывающий отдельные шаги сложных движений при неадаптивном передвижении
estaps_new.mdf – макрофайл 1уровня, описывающий отдельные шаги сложных движений при адаптивном передвижении
estaps_new.mdf и estaps_old.mdf – основные файлы, в которых выставляются положения ног на основе калибровки. Они участвуют в переводе сложных макрокоманд в микрокоманды
mov_old.mdf – макрофайл 2 уровня, описывающий сложные движения как сочетания отдельных шагов при неадаптивном движении
mov_new.mdf – макрофайл 2 уровня , описывающий сложные движения как сочетания отдельных шагов при неадаптивном движении
system.mdf – описание системных функций контроллера: подача звукового сигнала и чтение сенсоров.
5.4.3 Библиотеки, используемые при написании программы
При написании программы были использованы библиотеки:
hxpdlib.h – описание функций, обеспечивающих разбитие макрокоманд на микрокоманды в соответствии с прочитанными макрофайлами и передачу команд на микроконтроллер по COM порту
rs232.cpp – описание функций открытия порта и передачи простого символьного значения по порту
xmpop.cpp – описание функций работы со троками, необходимые для преобразования макрокоманд в микрокоманды и ввода строк на экран в консольном режиме
mxpdlib.h – описание функций правильного формирования команд для передачи контроллеру
m48lib.h – библиотека микроконтроллера.
Movements.cpp – описание адаптивных алгоритмов опускания ног и горизонтального поиска поверхности
Correction.cpp – описание алгоритмов коррекции положения робота по показаниям акселерометра.
5.4.4 Описание визуальной версии (Hexapod_Visual)
Рис.46. Главное окно программы
Кнопка установки соединения с роботом по COM порту Connect
переключатель выбора режима работы «с коррекцией положения по акселерометру» (Correction) / «без коррекции положения по акселерометру» (No Correction)
Переключатель выбора режима работы «адаптивное передвижение» (Adaptive) / «неадаптивное передвижение» (No Adaptive)
Копки управления в ручном режиме (движение вперед – стрелка вверх, движение назад – стрелка вниз, поворот налево и поворот направо – соответственно стрелки влево и вправо, остановка движения робота – кнопка стоп)
Кнопки запуска автоматического режима START
Кнопка остановки движения STOP.
5.4.5 Описание консольной версии программы
Рис.47. Главное меню консольной версии
Перед запуском программы требуется ввести адрес COM-порта в файл конфигурации hxctl.ini. Настройка находится в секции “Параметры COM-порта”.
После запуска программа автоматически установит соединение с роботом по COM порту. Если установить соединение не получилось, программа выдаст сообщение об ошибки и прекратит работу
После установки соединения, на экране отобразится основное меню программы виде списка основных функций программы и соответствующих им клавиш на клавиатуре. Выбор функций осуществляется нажатием клавиш на клавиатуре.
Основные функции программы:
W – шаг вперед
S – шаг назад
A – поворот налево
D – поворот направо
1 – автоматическое передвижение
2 – показания сенсоров (дальномеры и акселерометр)
3 – выравнивание акселерометру на месте (без движения)
4 – показания сенсоров касания
6 – выбор адаптивного режима
7 – выбор неадаптивного режима
8 – выбор режима с коррекцией по акселерометру
9 – выбор режима без коррекции по акселерометру
0 – установка скорости сервоприводов
Перед началом каждого движения необходимо клавишами 6, 7, 8, 9 выбрать режим передвижения («адаптивный»/«неадаптивный», «со стабилизацией по акселерометру»/«без стабилизации по акселерометру»). После нажатия соответствующей клавиши произойдет установка выбранного режима, и на экране опять появится главное меню программы. В верхней части главного меню всегда отображается текущий режим передвижения. Если не выбирать режим передвижения, то по умолчанию устанавливается режим передвижения неадаптивный без коррекции по акселерометру.
Затем, путем нажатия клавиши 0 и ввода числа от 2 до 10, можно установить скорость вращения сервоприводов.
После выбора режима передвижения можно запускать движения робота. Если нажаты клавиши W, S, A, D робот совершит одно составное движение, соответствующее нажатой клавише, и остановится. На экране снова отобразится главное меню программы. Чтобы остановить выполнение движения в любой момент, надо нажать клавишу пробела. Робот остановит выполнение движения и на экране отобразится главное меню программы. Если нажата клавиша 1, робот начнет передвижение в автоматическом режиме, ориентируясь на показания датчиков. Движение будет происходить непрерывно. Остановить робот можно нажатием клавиши пробела. После этого на экране вновь появится основное меню программы.
При нажатии клавиши 3 запускается отладочный режим акселерометра. В этом режиме робот будет выравниваться на месте по показаниям акселерометра. Данный режим позволяет производить калибровку показаний акселерометра.
При нажатии клавиш 2 и 4 на экран будут выведены показания сенсоров (при нажатии клавиши 2 – показания дальномеров и акселерометра, при нажатии клавиши 4 – показания датчиков касания). Эти режимы работы программы отладочные, они предназначены для проверки и настройки сенсоров.
Программу можно закрыть в любой момент нажатием клавиши escape на клавиатуре.
Листинг программы микроконтроллера и консольного варианта программы управления роботом приведен в приложении.
|
