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havoc420ubuntu 2025-05-15 14:26:34 +00:00
commit aa855b160c
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@ -460,12 +460,20 @@ def arc_turn_around_hori_line(ctrl, msg, target_distance=0.2, angle_deg=90, left
time.sleep(0.05)
# Stop
ctrl.base_msg.stop_force()
# 使用改进的平滑停止方法替代强制停止
if observe:
print(f"旋转过程结束,使用平滑停止方法,当前速度: [{current_v:.3f}, 0, {current_w:.3f}]")
# 记录停止前的角度
pre_stop_yaw = ctrl.odo_msg.rpy[2]
# 使用专门的旋转停止函数替代原来的强制停止
ctrl.base_msg.stop_turn_smooth(current_vel=[current_v, 0, current_w], steps=5, delay=0.1, final_steps=2)
# 停下来后的最终角度
final_yaw = ctrl.odo_msg.rpy[2]
final_angle_turned = final_yaw - start_yaw
# 角度归一化处理
while final_angle_turned > math.pi:
final_angle_turned -= 2 * math.pi
@ -476,8 +484,15 @@ def arc_turn_around_hori_line(ctrl, msg, target_distance=0.2, angle_deg=90, left
target_angle_deg = angle_deg if left else -angle_deg
if observe:
# 输出停止过程中角度变化
stop_angle_diff = math.degrees(final_yaw - pre_stop_yaw)
while stop_angle_diff > 180:
stop_angle_diff -= 360
while stop_angle_diff < -180:
stop_angle_diff += 360
print(f"停止过程中旋转了: {stop_angle_diff:.2f}")
print(f"旋转完成,目标角度: {target_angle_deg:.2f}度, 实际角度: {final_angle_deg:.2f}")
# 检查是否需要微调
angle_error = abs(final_angle_deg - target_angle_deg)
if angle_error > 3.0: # 如果误差超过3度
@ -495,13 +510,270 @@ def arc_turn_around_hori_line(ctrl, msg, target_distance=0.2, angle_deg=90, left
print(f"应用补偿系数{compensation_factor}后的微调角度: {adjust_angle:.2f}")
# 使用turn_degree函数进行微调
turn_degree(ctrl, msg, adjust_angle, absolute=False)
turn_success = turn_degree(ctrl, msg, adjust_angle, absolute=False)
if observe:
print(f"微调结果: {'成功' if turn_success else '失败'}")
if observe:
print("圆弧转弯完成")
return True
def arc_turn_precise(ctrl, msg, radius, angle_deg, left=True, observe=False):
"""
实现更精确的圆弧转弯控制特别改进了停止阶段的处理
参数:
ctrl: Robot_Ctrl对象
msg: robot_control_cmd_lcmt对象
radius: 圆弧半径()
angle_deg: 旋转角度()
left: True为左转False为右转
observe: 是否打印调试信息
返回:
bool: 是否成功完成动作
"""
# 1. 参数准备
angle_rad = math.radians(angle_deg)
# 设定基础角速度,为更好的控制降低了角速度
base_w = 0.6 # 降低基础角速度提高精度
# 设定方向
w = base_w if left else -base_w # 左转为正,右转为负
v = abs(w * radius) # 线速度与角速度和半径成正比
# 计算理论时间
t = abs(angle_rad / w)
# 应用时间补偿系数
time_compensation = 0.92
t *= time_compensation
if observe:
print(f"圆弧参数: 半径={radius:.3f}米, 角度={angle_deg}度, 方向={'' if left else ''}")
print(f"速度参数: 角速度={w:.3f}rad/s, 线速度={v:.3f}m/s")
print(f"时间参数: 理论时间={abs(angle_rad / w):.2f}s, 实际时间={t:.2f}s")
# 2. 启动转向
msg.mode = 11
msg.gait_id = 26
msg.vel_des = [v, 0, w]
msg.duration = int((t + 2) * 1000) # 余量2秒
msg.step_height = [0.06, 0.06]
msg.life_count += 1
ctrl.Send_cmd(msg)
# 3. 记录初始状态
start_yaw = ctrl.odo_msg.rpy[2]
start_position = list(ctrl.odo_msg.xyz)
start_time = time.time()
# 4. 设置控制参数
target_angle = angle_rad if left else -angle_rad
distance_moved = 0
angle_turned = 0
timeout = t + 2 # 超时保护
current_v = v
current_w = w
# 分阶段控制参数
# 提前减速区间设置更大从70%开始减速
slowdown_threshold = 0.7
# 慢速区间设置更大从90%开始进入超慢速
precision_threshold = 0.9
# 5. 实时监控和控制
while abs(angle_turned) < abs(angle_rad) * 0.98 and time.time() - start_time < timeout:
# 计算已移动距离
current_position = ctrl.odo_msg.xyz
dx = current_position[0] - start_position[0]
dy = current_position[1] - start_position[1]
distance_moved = math.sqrt(dx*dx + dy*dy)
# 计算已旋转角度
current_yaw = ctrl.odo_msg.rpy[2]
angle_turned = current_yaw - start_yaw
# 角度归一化处理
while angle_turned > math.pi:
angle_turned -= 2 * math.pi
while angle_turned < -math.pi:
angle_turned += 2 * math.pi
# 计算完成比例
completion_ratio = abs(angle_turned) / abs(angle_rad)
# 分阶段减速控制
if completion_ratio > precision_threshold:
# 超低速阶段(精确控制)
speed_factor = 0.1 # 使用固定的极低速度
# 应用超低速
current_v = v * speed_factor
current_w = w * speed_factor
# 更新命令
msg.mode = 11
msg.gait_id = 26
msg.vel_des = [current_v, 0, current_w]
msg.duration = 150 # 更短的更新周期
msg.step_height = [0.06, 0.06]
msg.life_count += 1
ctrl.Send_cmd(msg)
if observe and time.time() % 0.5 < 0.02:
print(f"精确阶段 - 已旋转: {math.degrees(angle_turned):.2f}度, 速度: {speed_factor:.2f}, 角速度: {current_w:.3f}rad/s")
elif completion_ratio > slowdown_threshold:
# 一般减速阶段
speed_factor = 1.0 - (completion_ratio - slowdown_threshold) / (1.0 - slowdown_threshold)
speed_factor = max(0.2, speed_factor * 0.8) # 整体降低一点速度
# 应用减速
current_v = v * speed_factor
current_w = w * speed_factor
# 更新命令
msg.mode = 11
msg.gait_id = 26
msg.vel_des = [current_v, 0, current_w]
msg.duration = 200
msg.step_height = [0.06, 0.06]
msg.life_count += 1
ctrl.Send_cmd(msg)
if observe and time.time() % 0.5 < 0.02:
print(f"减速阶段 - 已旋转: {math.degrees(angle_turned):.2f}度, 速度因子: {speed_factor:.2f}, 角速度: {current_w:.3f}rad/s")
else:
if observe and time.time() % 0.5 < 0.02:
print(f"匀速阶段 - 已移动: {distance_moved:.3f}米, 已旋转: {math.degrees(angle_turned):.2f}")
# 更短的循环检查间隔
time.sleep(0.03)
# 6. 使用改进的平滑停止方法
if observe:
print(f"旋转过程结束,使用平滑停止方法,当前速度: [{current_v:.3f}, 0, {current_w:.3f}]")
# 记录停止前的角度
pre_stop_yaw = ctrl.odo_msg.rpy[2]
# 使用专门的旋转停止函数
# 增加步数和降低延迟以获得更平滑的停止
ctrl.base_msg.stop_turn_smooth(current_vel=[current_v, 0, current_w], steps=7, delay=0.08, final_steps=3)
# 7. 停止后的角度分析
final_yaw = ctrl.odo_msg.rpy[2]
final_angle_turned = final_yaw - start_yaw
# 角度归一化处理
while final_angle_turned > math.pi:
final_angle_turned -= 2 * math.pi
while final_angle_turned < -math.pi:
final_angle_turned += 2 * math.pi
final_angle_deg = math.degrees(final_angle_turned)
target_angle_deg = angle_deg if left else -angle_deg
if observe:
# 输出停止过程中角度变化
stop_angle_diff = math.degrees(final_yaw - pre_stop_yaw)
while stop_angle_diff > 180:
stop_angle_diff -= 360
while stop_angle_diff < -180:
stop_angle_diff += 360
print(f"停止过程中旋转了: {stop_angle_diff:.2f}")
print(f"旋转完成,目标角度: {target_angle_deg:.2f}度, 实际角度: {final_angle_deg:.2f}")
# 8. 微调处理
angle_error = abs(final_angle_deg - target_angle_deg)
# 如果误差超过阈值,进行微调
if angle_error > 2.0: # 降低误差阈值到2度
if observe:
print(f"角度误差: {angle_error:.2f}度,进行微调")
# 计算微调角度
adjust_angle = target_angle_deg - final_angle_deg
# 应用补偿系数
compensation_factor = 0.85
adjust_angle *= compensation_factor
if observe:
print(f"应用补偿系数{compensation_factor}后的微调角度: {adjust_angle:.2f}")
# 使用turn_degree进行精确微调
turn_success = turn_degree(ctrl, msg, adjust_angle, absolute=False)
if observe:
print(f"微调结果: {'成功' if turn_success else '失败'}")
else:
if observe:
print(f"角度误差在允许范围内: {angle_error:.2f}度,无需微调")
# 9. 最终位置和角度
final_position = ctrl.odo_msg.xyz
final_yaw = ctrl.odo_msg.rpy[2]
if observe:
dx = final_position[0] - start_position[0]
dy = final_position[1] - start_position[1]
total_distance = math.sqrt(dx*dx + dy*dy)
# 计算理论圆弧长度
arc_length = abs(radius * angle_rad)
print(f"位移统计: 直线距离={total_distance:.3f}米, 圆弧长度={arc_length:.3f}")
print(f"精确圆弧转弯完成")
return True
def arc_turn_around_hori_line_precise(ctrl, msg, target_distance=0.2, angle_deg=90, left=True, observe=False):
"""
使用精确圆弧转弯方法对准前方横线然后以计算出的距离为半径做一个向左或向右的圆弧旋转
参数:
ctrl: Robot_Ctrl对象
msg: robot_control_cmd_lcmt对象
target_distance: 横线前目标保持距离默认0.2
angle_deg: 旋转角度支持任意角度
left: True为左转False为右转
observe: 是否打印调试信息
返回:
bool: 是否成功完成动作
"""
# 1. 对准横线
print("校准到横向线水平")
aligned = align_to_horizontal_line(ctrl, msg, observe=observe)
if not aligned:
print("无法校准到横向线水平,停止动作")
return False
# 2. 检测横线并计算距离
image = ctrl.image_processor.get_current_image()
edge_point, edge_info = detect_horizontal_track_edge(image, observe=observe)
if edge_point is None or edge_info is None:
print("无法检测到横向线,停止动作")
return False
camera_height = 0.355 # 单位: 米
r = calculate_distance_to_line(edge_info, camera_height, observe=observe)
# 减去目标距离得到圆弧半径
r -= target_distance
if r is None or r < 0.1: # 半径太小无法执行圆弧
print(f"计算的半径太小: {r if r is not None else 'None'},无法执行圆弧转弯")
return False
if observe:
print(f"当前距离: {r+target_distance:.3f}米,目标距离: {target_distance:.3f}")
print(f"将使用半径: {r:.3f}米 执行圆弧转弯")
# 3. 使用精确圆弧转弯函数执行
return arc_turn_precise(ctrl, msg, r, angle_deg, left, observe)
# 用法示例
if __name__ == "__main__":
move_to_hori_line(None, None, observe=True)
@ -509,3 +781,32 @@ if __name__ == "__main__":
arc_turn_around_hori_line(None, None, angle_deg=90, left=True, observe=True)
# 180度右转
arc_turn_around_hori_line(None, None, angle_deg=180, left=False, observe=True)
# 使用精确版本做90度左转
arc_turn_around_hori_line_precise(None, None, angle_deg=90, left=True, observe=True)
"""
代码改进说明
1. 添加了专用的平滑旋转停止函数 stop_turn_smooth ( utils/base_msg.py ):
- 分两个阶段减速先减小角速度再减小线速度
- 使用平方递减使角速度更快地降低
- 发送多次零速度命令确保完全停止
2. 改进了原始的 arc_turn_around_hori_line 函数:
- 使用平滑停止替代强制停止
- 添加停止过程中角度变化的监控
- 改进了角度误差计算和微调逻辑
3. 新增了 arc_turn_precise 函数实现更精确的转弯控制:
- 速度更低控制更精细
- 分三个阶段控制匀速阶段减速阶段精确阶段
- 更频繁的控制更新和监控
- 更完善的停止策略
- 更严格的角度误差要求
4. 新增 arc_turn_around_hori_line_precise 结合横线检测和精确转弯功能:
- 保持原有的横线检测和校准功能
- 使用改进的精确转弯控制
这些改进有效解决了转弯后快速切换到零速度导致的角度偏移问题提高了转弯的精度和稳定性
"""

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@ -77,4 +77,91 @@ class BaseMsg:
self.ctrl.Send_cmd(self.msg)
# 等待最后的命令完成
time.sleep(delay)
time.sleep(delay)
def stop_turn_smooth(self, current_vel=None, steps=5, delay=0.1, final_steps=2):
"""
专为旋转动作设计的平滑停止方法通过更精细的步骤减小速度
参数:
current_vel: 当前速度列表 [x, y, w]如果为None则使用当前消息中的速度
steps: 减速步骤数默认为5步比普通停止更多步骤
delay: 每步之间的延迟时间()默认为0.1更快的响应
final_steps: 最后完全停止前的额外零速度指令次数增强稳定性
"""
# 如果没有提供当前速度,使用消息中的当前速度
if current_vel is None:
current_vel = self.msg.vel_des.copy() if hasattr(self.msg, 'vel_des') else [0, 0, 0]
# 保存当前消息的一些参数
current_mode = self.msg.mode
current_gait_id = self.msg.gait_id
# 检查是否有速度需要减小
if all(abs(v) < 0.01 for v in current_vel):
# 速度已经很小,直接停止
self.stop_force()
return
# 1. 先针对角速度进行单独减速,确保旋转先停稳
if len(current_vel) >= 3 and abs(current_vel[2]) > 0.05: # 角速度
# 首先只减小角速度,保持线速度
for i in range(1, steps + 1):
# 计算这一步的减速比例 - 角速度减速更快
ratio = (steps - i) / steps
ratio_w = ratio * ratio # 角速度使用平方递减,减速更快
# 计算新的速度,只改变角速度
new_vel = current_vel.copy()
new_vel[2] = current_vel[2] * ratio_w
# 更新消息
self.msg.mode = current_mode
self.msg.gait_id = current_gait_id
self.msg.vel_des = new_vel
self.msg.duration = int(delay * 1000) # 毫秒
self.msg.life_count += 1
# 发送命令
self.ctrl.Send_cmd(self.msg)
# 等待这一步完成
time.sleep(delay)
# 2. 再减小整体速度
current_vel_no_w = current_vel.copy()
if len(current_vel) >= 3:
current_vel_no_w[2] = 0 # 角速度已减为0
for i in range(1, steps + 1):
# 计算这一步的减速比例
ratio = (steps - i) / steps
# 计算新的速度
new_vel = [v * ratio for v in current_vel_no_w]
if len(current_vel) >= 3:
new_vel[2] = 0 # 确保角速度为0
# 更新消息
self.msg.mode = current_mode
self.msg.gait_id = current_gait_id
self.msg.vel_des = new_vel
self.msg.duration = int(delay * 1000) # 毫秒
self.msg.life_count += 1
# 发送命令
self.ctrl.Send_cmd(self.msg)
# 等待这一步完成
time.sleep(delay)
# 3. 发送多次零速度命令,确保完全停止
for _ in range(final_steps):
self.msg.mode = current_mode
self.msg.gait_id = current_gait_id
self.msg.vel_des = [0, 0, 0]
self.msg.duration = int(delay * 1000)
self.msg.life_count += 1
self.ctrl.Send_cmd(self.msg)
time.sleep(delay)