modules/devices/robot/trajectory_manager/trajectory_manager_core.c

   1 /*
   2  *  Copyright Droids Corporation, Microb Technology, Eirbot (2005)
   3  *
   4  *  This program is free software; you can redistribute it and/or modify
   5  *  it under the terms of the GNU General Public License as published by
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   8  *
   9  *  This program is distributed in the hope that it will be useful,
  10  *  but WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of
  11  *  MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the
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  13  *
  14  *  You should have received a copy of the GNU General Public License
  15  *  along with this program; if not, write to the Free Software
  16  *  Foundation, Inc., 59 Temple Place, Suite 330, Boston, MA  02111-1307  USA
  17  *
  18  *  Revision : $Id: trajectory_manager.c,v 1.4.4.17 2009-05-18 12:28:36 zer0 Exp $
  19  *
  20  */
  21
  22 /* Trajectory Manager v3 - zer0 - for Eurobot 2010 */
  23
  24 #include <string.h>
  25 #include <stdlib.h>
  26 #include <math.h>
  27
  28 #include <aversive.h>
  29 #include <aversive/error.h>
  30 #include <scheduler.h>
  31 #include <vect2.h>
  32 #include <vect_base.h>
  33 #include <lines.h>
  34
  35 #include <position_manager.h>
  36 #include <robot_system.h>
  37 #include <control_system_manager.h>
  38 #include <quadramp.h>
  39
  40 #include <trajectory_manager.h>
  41 #include "trajectory_manager_utils.h"
  42 #include "trajectory_manager_core.h"
  43
  44 /************ SIMPLE TRAJS, NO EVENT */
  45
  46 #define UPDATE_D 1
  47 #define UPDATE_A 2
  48 #define RESET_D  4
  49 #define RESET_A  8
  50
  51 static uint8_t evt_debug_cpt = 0;
  52 #define EVT_DEBUG(args...) do {                         \
  53                 if (((evt_debug_cpt ++) & 0x07) == 0) { \
  54                         DEBUG(args);                    \
  55                 }                                       \
  56         } while (0)
  57
  58 static void start_clitoid(struct trajectory *traj);
  59
  60 /**
  61  * update angle and/or distance
  62  * this function is not called directly by the user
  63  *   traj  : pointer to the trajectory structure
  64  *   d_mm  : distance in mm
  65  *   a_rad : angle in radian
  66  *   flags : what to update (UPDATE_A, UPDATE_D)
  67  */
  68 void __trajectory_goto_d_a_rel(struct trajectory *traj, double d_mm,
  69                                double a_rad, uint8_t state, uint8_t flags)
  70 {
  71         int32_t a_consign, d_consign;
  72
  73         DEBUG(E_TRAJECTORY, "Goto DA/RS rel to d=%f a_rad=%f", d_mm, a_rad);
  74         delete_event(traj);
  75         traj->state = state;
  76         if (flags & UPDATE_A) {
  77                 if (flags & RESET_A) {
  78                         a_consign = 0;
  79                 }
  80                 else {
  81                         a_consign = (int32_t)(a_rad * (traj->position->phys.distance_imp_per_mm) *
  82                                               (traj->position->phys.track_mm) / 2);
  83                 }
  84                 a_consign +=  rs_get_angle(traj->robot);
  85                 traj->target.pol.angle = a_consign;
  86                 cs_set_consign(traj->csm_angle, a_consign);
  87         }
  88         if (flags & UPDATE_D) {
  89                 if (flags & RESET_D) {
  90                         d_consign = 0;
  91                 }
  92                 else {
  93                         d_consign = (int32_t)((d_mm) * (traj->position->phys.distance_imp_per_mm));
  94                 }
  95                 d_consign += rs_get_distance(traj->robot);
  96                 traj->target.pol.distance = d_consign;
  97                 cs_set_consign(traj->csm_distance, d_consign);
  98         }
  99 }
 100
 101 /** go straight forward (d is in mm) */
 102 void trajectory_d_rel(struct trajectory *traj, double d_mm)
 103 {
 104         __trajectory_goto_d_a_rel(traj, d_mm, 0, RUNNING_D,
 105                                   UPDATE_D | UPDATE_A | RESET_A);
 106 }
 107
 108 /** update distance consign without changing angle consign */
 109 void trajectory_only_d_rel(struct trajectory *traj, double d_mm)
 110 {
 111         __trajectory_goto_d_a_rel(traj, d_mm, 0, RUNNING_D, UPDATE_D);
 112 }
 113
 114 /** turn by 'a' degrees */
 115 void trajectory_a_rel(struct trajectory *traj, double a_deg_rel)
 116 {
 117         __trajectory_goto_d_a_rel(traj, 0, RAD(a_deg_rel), RUNNING_A,
 118                                   UPDATE_A | UPDATE_D | RESET_D);
 119 }
 120
 121 /** turn by 'a' degrees */
 122 void trajectory_a_abs(struct trajectory *traj, double a_deg_abs)
 123 {
 124         double posa = position_get_a_rad_double(traj->position);
 125         double a;
 126
 127         a = RAD(a_deg_abs) - posa;
 128         a = modulo_2pi(a);
 129         __trajectory_goto_d_a_rel(traj, 0, a, RUNNING_A,
 130                                   UPDATE_A | UPDATE_D | RESET_D);
 131 }
 132
 133 /** turn the robot until the point x,y is in front of us */
 134 void trajectory_turnto_xy(struct trajectory *traj, double x_abs_mm, double y_abs_mm)
 135 {
 136         double posx = position_get_x_double(traj->position);
 137         double posy = position_get_y_double(traj->position);
 138         double posa = position_get_a_rad_double(traj->position);
 139
 140         DEBUG(E_TRAJECTORY, "Goto Turn To xy %f %f", x_abs_mm, y_abs_mm);
 141         __trajectory_goto_d_a_rel(traj, 0,
 142                         simple_modulo_2pi(atan2(y_abs_mm - posy, x_abs_mm - posx) - posa),
 143                                   RUNNING_A,
 144                                   UPDATE_A | UPDATE_D | RESET_D);
 145 }
 146
 147 /** turn the robot until the point x,y is behind us */
 148 void trajectory_turnto_xy_behind(struct trajectory *traj, double x_abs_mm, double y_abs_mm)
 149 {
 150         double posx = position_get_x_double(traj->position);
 151         double posy = position_get_y_double(traj->position);
 152         double posa = position_get_a_rad_double(traj->position);
 153
 154         DEBUG(E_TRAJECTORY, "Goto Turn To xy %f %f", x_abs_mm, y_abs_mm);
 155         __trajectory_goto_d_a_rel(traj, 0,
 156                         modulo_2pi(atan2(y_abs_mm - posy, x_abs_mm - posx) - posa + M_PI),
 157                                   RUNNING_A,
 158                                   UPDATE_A | UPDATE_D | RESET_D);
 159 }
 160
 161 /** update angle consign without changing distance consign */
 162 void trajectory_only_a_rel(struct trajectory *traj, double a_deg)
 163 {
 164         __trajectory_goto_d_a_rel(traj, 0, RAD(a_deg), RUNNING_A,
 165                                   UPDATE_A);
 166 }
 167
 168 /** update angle consign without changing distance consign */
 169 void trajectory_only_a_abs(struct trajectory *traj, double a_deg_abs)
 170 {
 171         double posa = position_get_a_rad_double(traj->position);
 172         double a;
 173
 174         a = RAD(a_deg_abs) - posa;
 175         a = modulo_2pi(a);
 176         __trajectory_goto_d_a_rel(traj, 0, a, RUNNING_A, UPDATE_A);
 177 }
 178
 179 /** turn by 'a' degrees */
 180 void trajectory_d_a_rel(struct trajectory *traj, double d_mm, double a_deg)
 181 {
 182         __trajectory_goto_d_a_rel(traj, d_mm, RAD(a_deg),
 183                                   RUNNING_AD, UPDATE_A | UPDATE_D);
 184 }
 185
 186 /** set relative angle and distance consign to 0 */
 187 void trajectory_stop(struct trajectory *traj)
 188 {
 189         __trajectory_goto_d_a_rel(traj, 0, 0, READY,
 190                                   UPDATE_A | UPDATE_D | RESET_D | RESET_A);
 191 }
 192
 193 /** set relative angle and distance consign to 0, and break any
 194  * deceleration ramp in quadramp filter */
 195 void trajectory_hardstop(struct trajectory *traj)
 196 {
 197         struct quadramp_filter *q_d, *q_a;
 198
 199         q_d = traj->csm_distance->consign_filter_params;
 200         q_a = traj->csm_angle->consign_filter_params;
 201         __trajectory_goto_d_a_rel(traj, 0, 0, READY,
 202                                   UPDATE_A | UPDATE_D | RESET_D | RESET_A);
 203
 204         q_d->previous_var = 0;
 205         q_d->previous_out = rs_get_distance(traj->robot);
 206         q_a->previous_var = 0;
 207         q_a->previous_out = rs_get_angle(traj->robot);
 208 }
 209
 210
 211 /************ GOTO XY, USE EVENTS */
 212
 213 /** goto a x,y point, using a trajectory event */
 214 void trajectory_goto_xy_abs(struct trajectory *traj, double x, double y)
 215 {
 216         DEBUG(E_TRAJECTORY, "Goto XY");
 217         delete_event(traj);
 218         traj->target.cart.x = x;
 219         traj->target.cart.y = y;
 220         traj->state = RUNNING_XY_START;
 221         trajectory_manager_event(traj);
 222         schedule_event(traj);
 223 }
 224
 225 /** go forward to a x,y point, using a trajectory event */
 226 void trajectory_goto_forward_xy_abs(struct trajectory *traj, double x, double y)
 227 {
 228         DEBUG(E_TRAJECTORY, "Goto XY_F");
 229         delete_event(traj);
 230         traj->target.cart.x = x;
 231         traj->target.cart.y = y;
 232         traj->state = RUNNING_XY_F_START;
 233         trajectory_manager_event(traj);
 234         schedule_event(traj);
 235 }
 236
 237 /** go backward to a x,y point, using a trajectory event */
 238 void trajectory_goto_backward_xy_abs(struct trajectory *traj, double x, double y)
 239 {
 240         DEBUG(E_TRAJECTORY, "Goto XY_B");
 241         delete_event(traj);
 242         traj->target.cart.x = x;
 243         traj->target.cart.y = y;
 244         traj->state = RUNNING_XY_B_START;
 245         trajectory_manager_event(traj);
 246         schedule_event(traj);
 247 }
 248
 249 /** go forward to a d,a point, using a trajectory event */
 250 void trajectory_goto_d_a_rel(struct trajectory *traj, double d, double a)
 251 {
 252         vect2_pol p;
 253         double x = position_get_x_double(traj->position);
 254         double y = position_get_y_double(traj->position);
 255
 256         DEBUG(E_TRAJECTORY, "Goto DA rel");
 257
 258         delete_event(traj);
 259         p.r = d;
 260         p.theta = RAD(a) + position_get_a_rad_double(traj->position);
 261         vect2_pol2cart(&p, &traj->target.cart);
 262         traj->target.cart.x += x;
 263         traj->target.cart.y += y;
 264
 265         traj->state = RUNNING_XY_START;
 266         trajectory_manager_event(traj);
 267         schedule_event(traj);
 268 }
 269
 270 /** go forward to a x,y relative point, using a trajectory event */
 271 void trajectory_goto_xy_rel(struct trajectory *traj, double x_rel_mm, double y_rel_mm)
 272 {
 273         vect2_cart c;
 274         vect2_pol p;
 275         double x = position_get_x_double(traj->position);
 276         double y = position_get_y_double(traj->position);
 277
 278         DEBUG(E_TRAJECTORY, "Goto XY rel");
 279
 280         delete_event(traj);
 281         c.x = x_rel_mm;
 282         c.y = y_rel_mm;
 283
 284         vect2_cart2pol(&c, &p);
 285         p.theta += position_get_a_rad_double(traj->position);;
 286         vect2_pol2cart(&p, &traj->target.cart);
 287
 288         traj->target.cart.x += x;
 289         traj->target.cart.y += y;
 290
 291         traj->state = RUNNING_XY_START;
 292         trajectory_manager_event(traj);
 293         schedule_event(traj);
 294 }
 295
 296 /************ FUNCS FOR GETTING TRAJ STATE */
 297
 298 uint8_t trajectory_angle_finished(struct trajectory *traj)
 299 {
 300         return cs_get_consign(traj->csm_angle) ==
 301                 cs_get_filtered_consign(traj->csm_angle);
 302 }
 303
 304 uint8_t trajectory_distance_finished(struct trajectory *traj)
 305 {
 306         if (traj->state == RUNNING_CLITOID_CURVE)
 307                 return 1;
 308
 309         return cs_get_consign(traj->csm_distance) ==
 310                 cs_get_filtered_consign(traj->csm_distance) ;
 311 }
 312
 313 /** return true if the position consign is equal to the filtered
 314  * position consign (after quadramp filter), for angle and
 315  * distance. */
 316 uint8_t trajectory_finished(struct trajectory *traj)
 317 {
 318         return trajectory_angle_finished(traj) &&
 319                 trajectory_distance_finished(traj);
 320 }
 321
 322 /** return true if traj is nearly finished */
 323 uint8_t trajectory_in_window(struct trajectory *traj, double d_win, double a_win_rad)
 324 {
 325         switch(traj->state) {
 326
 327         case RUNNING_XY_ANGLE_OK:
 328         case RUNNING_XY_F_ANGLE_OK:
 329         case RUNNING_XY_B_ANGLE_OK:
 330                 /* if robot coordinates are near the x,y target */
 331                 return is_robot_in_xy_window(traj, d_win);
 332
 333         case RUNNING_A:
 334                 return is_robot_in_angle_window(traj, a_win_rad);
 335
 336         case RUNNING_D:
 337                 return is_robot_in_dist_window(traj, d_win);
 338
 339         case RUNNING_AD:
 340                 return is_robot_in_dist_window(traj, d_win) &&
 341                         is_robot_in_angle_window(traj, a_win_rad);
 342
 343         case RUNNING_XY_START:
 344         case RUNNING_XY_F_START:
 345         case RUNNING_XY_B_START:
 346         case RUNNING_XY_ANGLE:
 347         case RUNNING_XY_F_ANGLE:
 348         case RUNNING_XY_B_ANGLE:
 349         default:
 350                 return 0;
 351         }
 352 }
 353
 354 /*********** *TRAJECTORY EVENT FUNC */
 355
 356 /** event called for xy trajectories */
 357 void trajectory_manager_xy_event(struct trajectory *traj)
 358 {
 359         double coef = 1.0;
 360         double x = position_get_x_double(traj->position);
 361         double y = position_get_y_double(traj->position);
 362         double a = position_get_a_rad_double(traj->position);
 363         int32_t d_consign=0, a_consign=0;
 364
 365         /* These vectors contain target position of the robot in
 366          * its own coordinates */
 367         vect2_cart v2cart_pos;
 368         vect2_pol v2pol_target;
 369
 370         /* step 1 : process new commands to quadramps */
 371
 372         switch (traj->state) {
 373         case RUNNING_XY_START:
 374         case RUNNING_XY_ANGLE:
 375         case RUNNING_XY_ANGLE_OK:
 376         case RUNNING_XY_F_START:
 377         case RUNNING_XY_F_ANGLE:
 378         case RUNNING_XY_F_ANGLE_OK:
 379         case RUNNING_XY_B_START:
 380         case RUNNING_XY_B_ANGLE:
 381         case RUNNING_XY_B_ANGLE_OK:
 382
 383                 /* process the command vector from current position to
 384                  * absolute target. */
 385                 v2cart_pos.x = traj->target.cart.x - x;
 386                 v2cart_pos.y = traj->target.cart.y - y;
 387                 vect2_cart2pol(&v2cart_pos, &v2pol_target);
 388                 v2pol_target.theta = simple_modulo_2pi(v2pol_target.theta - a);
 389
 390                 /* asked to go backwards */
 391                 if (traj->state >= RUNNING_XY_B_START &&
 392                     traj->state <= RUNNING_XY_B_ANGLE_OK ) {
 393                         v2pol_target.r = -v2pol_target.r;
 394                         v2pol_target.theta = simple_modulo_2pi(v2pol_target.theta + M_PI);
 395                 }
 396
 397                 /* if we don't need to go forward */
 398                 if (traj->state >= RUNNING_XY_START &&
 399                     traj->state <= RUNNING_XY_ANGLE_OK ) {
 400                         /* If the target is behind the robot, we need to go
 401                          * backwards. 0.52 instead of 0.5 because we prefer to
 402                          * go forward */
 403                         if ((v2pol_target.theta > 0.52*M_PI) ||
 404                             (v2pol_target.theta < -0.52*M_PI ) ) {
 405                                 v2pol_target.r = -v2pol_target.r;
 406                                 v2pol_target.theta = simple_modulo_2pi(v2pol_target.theta + M_PI);
 407                         }
 408                 }
 409
 410                 /* If the robot is correctly oriented to start moving in distance */
 411                 /* here limit dist speed depending on v2pol_target.theta */
 412                 if (ABS(v2pol_target.theta) > traj->a_start_rad) // || ABS(v2pol_target.r) < traj->d_win)
 413                         set_quadramp_speed(traj, 0, traj->a_speed);
 414                 else {
 415                         coef = (traj->a_start_rad - ABS(v2pol_target.theta)) / traj->a_start_rad;
 416                         set_quadramp_speed(traj, traj->d_speed * coef, traj->a_speed);
 417                 }
 418
 419                 d_consign = (int32_t)(v2pol_target.r * (traj->position->phys.distance_imp_per_mm));
 420                 d_consign += rs_get_distance(traj->robot);
 421
 422                 /* angle consign */
 423                 /* XXX here we specify 2.2 instead of 2.0 to avoid oscillations */
 424                 a_consign = (int32_t)(v2pol_target.theta *
 425                                       (traj->position->phys.distance_imp_per_mm) *
 426                                       (traj->position->phys.track_mm) / 2.2);
 427                 a_consign += rs_get_angle(traj->robot);
 428
 429                 break;
 430
 431         default:
 432                 /* hmmm quite odd, delete the event */
 433                 DEBUG(E_TRAJECTORY, "GNI ???");
 434                 delete_event(traj);
 435                 traj->state = READY;
 436         }
 437
 438
 439         /* step 2 : update state, or delete event if we reached the
 440          * destination */
 441
 442         /* XXX if target is our pos !! */
 443
 444         switch (traj->state) {
 445         case RUNNING_XY_START:
 446         case RUNNING_XY_F_START:
 447         case RUNNING_XY_B_START:
 448                 /* START -> ANGLE */
 449                 DEBUG(E_TRAJECTORY, "-> ANGLE");
 450                 traj->state ++;
 451                 break;
 452
 453         case RUNNING_XY_ANGLE:
 454         case RUNNING_XY_F_ANGLE:
 455         case RUNNING_XY_B_ANGLE: {
 456                 struct quadramp_filter *q_a;
 457                 q_a = traj->csm_angle->consign_filter_params;
 458                 /* if d_speed is not 0, we are in start_angle_win */
 459                 if (get_quadramp_distance_speed(traj)) {
 460                         if (is_robot_in_xy_window(traj, traj->d_win)) {
 461                                 delete_event(traj);
 462                         }
 463                         /* ANGLE -> ANGLE_OK */
 464                         traj->state ++;
 465                         DEBUG(E_TRAJECTORY, "-> ANGLE_OK");
 466                 }
 467                 break;
 468         }
 469
 470         case RUNNING_XY_ANGLE_OK:
 471         case RUNNING_XY_F_ANGLE_OK:
 472         case RUNNING_XY_B_ANGLE_OK:
 473                 /* If we reached the destination */
 474                 if (is_robot_in_xy_window(traj, traj->d_win)) {
 475                         delete_event(traj);
 476                 }
 477         break;
 478
 479         default:
 480                 break;
 481         }
 482
 483         /* step 3 : send the processed commands to cs */
 484
 485         EVT_DEBUG(E_TRAJECTORY,"EVENT XY d_cur=%" PRIi32 ", d_consign=%" PRIi32 ", d_speed=%" PRIi32 ", "
 486               "a_cur=%" PRIi32 ", a_consign=%" PRIi32 ", a_speed=%" PRIi32,
 487               rs_get_distance(traj->robot), d_consign, get_quadramp_distance_speed(traj),
 488               rs_get_angle(traj->robot), a_consign, get_quadramp_angle_speed(traj));
 489
 490         cs_set_consign(traj->csm_angle, a_consign);
 491         cs_set_consign(traj->csm_distance, d_consign);
 492 }
 493
 494 /*
 495  * Compute the fastest distance and angle speeds matching the radius
 496  * from current traj_speed
 497  */
 498 void circle_get_da_speed_from_radius(struct trajectory *traj,
 499                                      double radius_mm,
 500                                      double *speed_d,
 501                                      double *speed_a)
 502 {
 503         /* speed_d = coef * speed_a */
 504         double coef;
 505         double speed_d2, speed_a2;
 506
 507         coef = 2. * radius_mm / traj->position->phys.track_mm;
 508
 509         speed_d2 = traj->a_speed * coef;
 510         if (speed_d2 < traj->d_speed) {
 511                 *speed_d = speed_d2;
 512                 *speed_a = traj->a_speed;
 513         }
 514         else {
 515                 speed_a2 = traj->d_speed / coef;
 516                 *speed_d = traj->d_speed;
 517                 *speed_a = speed_a2;
 518         }
 519 }
 520
 521 /* trajectory event for circles */
 522 /* XXX static */
 523 void trajectory_manager_circle_event(struct trajectory *traj)
 524 {
 525         double radius;
 526         double x = position_get_x_double(traj->position);
 527         double y = position_get_y_double(traj->position);
 528         double a = position_get_a_rad_double(traj->position);
 529         int32_t d_consign = 0, a_consign = 0;
 530         double angle_to_center_rad;
 531         double coef_p, coef_d;
 532         double d_speed, a_speed;
 533
 534         /* These vectors contain target position of the robot in
 535          * its own coordinates */
 536         vect2_cart v2cart_pos;
 537         vect2_pol v2pol_target;
 538
 539         /* step 1 : process new commands to quadramps */
 540
 541         /* process the command vector from current position to the
 542          * center of the circle. */
 543         v2cart_pos.x = traj->target.circle.center.x - x;
 544         v2cart_pos.y = traj->target.circle.center.y - y;
 545         vect2_cart2pol(&v2cart_pos, &v2pol_target);
 546         v2pol_target.theta = simple_modulo_2pi(v2pol_target.theta - a);
 547
 548         /* radius consign */
 549         radius = traj->target.circle.radius;
 550
 551         coef_p = v2pol_target.r / radius;
 552         coef_p = 1. * coef_p;
 553
 554         angle_to_center_rad = v2pol_target.theta - (M_PI / 2.);
 555         angle_to_center_rad = simple_modulo_2pi(angle_to_center_rad);
 556         if (angle_to_center_rad > 0.5)
 557                 angle_to_center_rad = 0.5;
 558         if (angle_to_center_rad < -0.5)
 559                 angle_to_center_rad = -0.5;
 560         coef_d = exp(5*angle_to_center_rad);
 561         coef_d = coef_d;
 562
 563         circle_get_da_speed_from_radius(traj, radius / (coef_p * coef_d),
 564                                         &d_speed, &a_speed);
 565         set_quadramp_speed(traj, d_speed, a_speed);
 566
 567         EVT_DEBUG(E_TRAJECTORY, "angle=%2.2f radius=%2.2f r=%2.2f coef_p=%2.2f coef_d=%2.2f "
 568               "d_speed=%2.2f a_speed=%2.2f",
 569                   angle_to_center_rad, radius, v2pol_target.r,
 570               coef_p, coef_d, d_speed, a_speed);
 571
 572         /* XXX check flags */
 573         d_consign = 400000 + rs_get_distance(traj->robot);
 574         a_consign = 400000 + rs_get_angle(traj->robot);
 575
 576         /* angle consign */
 577 /*      a_consign = (int32_t)(v2pol_target.theta * */
 578 /*                            (traj->position->phys.distance_imp_per_mm) * */
 579 /*                            (traj->position->phys.track_mm) / 2.0); */
 580 /*      a_consign += rs_get_angle(traj->robot); */
 581
 582         /* step 2 : update state, or delete event if we reached the
 583          * destination */
 584
 585 /*      /\* output angle -> delete event *\/ */
 586 /*      if (a_consign >= traj->target.circle.dest_angle) { */
 587 /*              a_consign = traj->target.circle.dest_angle; */
 588 /*              delete_event(traj); */
 589 /*      } */
 590
 591         /* step 3 : send the processed commands to cs */
 592
 593 /*      EVT_DEBUG(E_TRAJECTORY,"EVENT CIRCLE d_cur=%" PRIi32 ", d_consign=%" PRIi32 */
 594 /*                ", d_speed=%" PRIi32 ", a_cur=%" PRIi32 ", a_consign=%" PRIi32 */
 595 /*                ", a_speed=%" PRIi32 ", radius = %f", */
 596 /*                rs_get_distance(traj->robot), d_consign, get_quadramp_distance_speed(traj), */
 597 /*                rs_get_angle(traj->robot), a_consign, get_quadramp_angle_speed(traj), */
 598 /*                radius); */
 599
 600         cs_set_consign(traj->csm_angle, a_consign);
 601         cs_set_consign(traj->csm_distance, d_consign);
 602 }
 603
 604 /* trajectory event for lines */
 605 static void trajectory_manager_line_event(struct trajectory *traj)
 606 {
 607         double x = position_get_x_double(traj->position);
 608         double y = position_get_y_double(traj->position);
 609         double a = position_get_a_rad_double(traj->position);
 610         double advance, dist_to_line;
 611         point_t robot, proj, target_pt;
 612         int32_t d_consign = 0, a_consign = 0;
 613         vect2_cart v2cart_pos;
 614         vect2_pol v2pol_target;
 615
 616         robot.x = x;
 617         robot.y = y;
 618
 619         /* target point on the line is further on the line */
 620         proj_pt_line(&robot, &traj->target.line.line, &proj);
 621         dist_to_line = pt_norm(&robot, &proj);
 622         if (dist_to_line > traj->target.line.advance)
 623                 advance = 0;
 624         else
 625                 advance = traj->target.line.advance - dist_to_line;
 626         target_pt.x = proj.x + advance * cos(traj->target.line.angle);
 627         target_pt.y = proj.y + advance * sin(traj->target.line.angle);
 628
 629         /* target vector */
 630         v2cart_pos.x = target_pt.x - x;
 631         v2cart_pos.y = target_pt.y - y;
 632         vect2_cart2pol(&v2cart_pos, &v2pol_target);
 633         v2pol_target.theta = simple_modulo_2pi(v2pol_target.theta - a);
 634
 635         /* If the robot is correctly oriented to start moving in distance */
 636         /* here limit dist speed depending on v2pol_target.theta */
 637         if (ABS(v2pol_target.theta) > traj->a_start_rad) // || ABS(v2pol_target.r) < traj->d_win)
 638                 set_quadramp_speed(traj, 0, traj->a_speed);
 639         else {
 640                 double coef;
 641                 coef = (traj->a_start_rad - ABS(v2pol_target.theta)) / traj->a_start_rad;
 642                 set_quadramp_speed(traj, traj->d_speed * coef, traj->a_speed);
 643         }
 644
 645         /* position consign is infinite */
 646         d_consign = pos_mm2imp(traj, v2pol_target.r);
 647         d_consign += rs_get_distance(traj->robot);
 648
 649         /* angle consign (1.1 to avoid oscillations) */
 650         a_consign = pos_rd2imp(traj, v2pol_target.theta) / 1.1;
 651         a_consign += rs_get_angle(traj->robot);
 652
 653         EVT_DEBUG(E_TRAJECTORY, "target.x=%2.2f target.y=%2.2f "
 654                   "a_consign=%"PRIi32" d_consign=%"PRIi32,
 655                   target_pt.x, target_pt.y, a_consign, d_consign);
 656
 657         cs_set_consign(traj->csm_angle, a_consign);
 658         cs_set_consign(traj->csm_distance, d_consign);
 659
 660         /* we reached dest, start clitoid */
 661         if (traj->state == RUNNING_CLITOID_LINE &&
 662             xy_norm(proj.x,
 663                     proj.y,
 664                     traj->target.line.turn_pt.x,
 665                     traj->target.line.turn_pt.y) <
 666             xy_norm(proj.x + cos(traj->target.line.angle),
 667                     proj.y + sin(traj->target.line.angle),
 668                     traj->target.line.turn_pt.x,
 669                     traj->target.line.turn_pt.y)) {
 670                 start_clitoid(traj);
 671         }
 672 }
 673
 674
 675 /* trajectory event */
 676 void trajectory_manager_event(void * param)
 677 {
 678         struct trajectory *traj = (struct trajectory *)param;
 679
 680         switch (traj->state) {
 681         case RUNNING_XY_START:
 682         case RUNNING_XY_ANGLE:
 683         case RUNNING_XY_ANGLE_OK:
 684         case RUNNING_XY_F_START:
 685         case RUNNING_XY_F_ANGLE:
 686         case RUNNING_XY_F_ANGLE_OK:
 687         case RUNNING_XY_B_START:
 688         case RUNNING_XY_B_ANGLE:
 689         case RUNNING_XY_B_ANGLE_OK:
 690                 trajectory_manager_xy_event(traj);
 691                 break;
 692
 693         case RUNNING_CIRCLE:
 694                 trajectory_manager_circle_event(traj);
 695                 break;
 696
 697         case RUNNING_LINE:
 698         case RUNNING_CLITOID_LINE:
 699                 trajectory_manager_line_event(traj);
 700                 break;
 701
 702         default:
 703                 break;
 704         }
 705 }
 706
 707 /*********** *CIRCLE */
 708
 709 /* make the robot orbiting around (x,y) on a circle whose radius is
 710  * radius_mm, and exit when relative destination angle is reached. The
 711  * flags set if we go forward or backwards, and CW/CCW. */
 712 void trajectory_circle_rel(struct trajectory *traj,
 713                            double x, double y,
 714                            double radius_mm,
 715                            double rel_a_deg,
 716                            uint8_t flags)
 717 {
 718         double dst_angle;
 719
 720         delete_event(traj);
 721
 722         traj->target.circle.center.x = x;
 723         traj->target.circle.center.y = y;
 724         traj->target.circle.radius = radius_mm;
 725         traj->target.circle.flags = flags;
 726
 727         /* convert in steps  */
 728         dst_angle = RAD(rel_a_deg) *
 729                 (traj->position->phys.distance_imp_per_mm) *
 730                 (traj->position->phys.track_mm) / 2.0;
 731
 732         traj->target.circle.dest_angle = rs_get_angle(traj->robot);
 733         traj->target.circle.dest_angle += dst_angle;
 734
 735         DEBUG(E_TRAJECTORY, "Circle rel (x,y)=%2.2f,%2.2f r=%2.2f flags=%x dst_angle=%"PRIi32"",
 736               x, y, radius_mm, flags, traj->target.circle.dest_angle);
 737
 738         traj->state = RUNNING_CIRCLE;
 739         trajectory_manager_event(traj);
 740         schedule_event(traj);
 741 }
 742
 743 /* return the distance in millimeters that corresponds to an angle in
 744  * degree and a radius in mm */
 745 /* static  */double circle_get_dist_from_degrees(double radius_mm, double a_deg)
 746 {
 747         double a_rad = RAD(a_deg);
 748         return a_rad * radius_mm;
 749 }
 750
 751 /*
 752  * Start a circle of specified radius around the specified center
 753  * (relative with d,a). The distance is specified in mm.
 754  */
 755 void trajectory_circle(struct trajectory *traj,
 756                        double center_d_mm, double center_a_rad,
 757                        double radius_mm, double dist_mm)
 758 {
 759 /*      double */
 760
 761 /*      DEBUG(E_TRAJECTORY, "CIRCLE to d=%f a_rad=%f", center_d_mm, */
 762 /*            center_a_rad); */
 763 /*      delete_event(traj); */
 764 /*      traj->state = RUNNING_CIRCLE; */
 765
 766
 767 }
 768
 769 /*
 770  * Start a circle of specified radius around the specified center
 771  * (absolute). The distance is specified in mm.
 772  */
 773 void trajectory_circle_abs_dist_mm(struct trajectory *traj,
 774                                    double x_rel_mm, double y_rel_mm,
 775                                    double radius_mm, double dist_mm)
 776 {
 777 }
 778
 779 /*
 780  * Start a circle of specified radius around the specified center
 781  * (absolute). The distance is specified in degrees.
 782  */
 783 void trajectory_circle_abs_dist_deg(struct trajectory *traj,
 784                                     double x_rel_mm, double y_rel_mm,
 785                                     double radius_mm, double dist_degrees)
 786 {
 787
 788 }
 789
 790 /*********** *LINE */
 791
 792 /* Follow a line */
 793 static void __trajectory_line_abs(struct trajectory *traj,
 794                                   double x1, double y1,
 795                                   double x2, double y2,
 796                                   double advance)
 797 {
 798         point_t p1, p2;
 799
 800         /* find the line EQ */
 801         p1.x = x1;
 802         p1.y = y1;
 803         p2.x = x2;
 804         p2.y = y2;
 805         pts2line(&p1, &p2, &traj->target.line.line);
 806
 807         /* find the line angle */
 808         traj->target.line.angle = atan2(y2-y1, x2-x1);
 809         traj->target.line.advance = advance;
 810
 811         DEBUG(E_TRAJECTORY, "Line rel (a,b,c)=%2.2f,%2.2f,%2.2f",
 812               traj->target.line.line.a,
 813               traj->target.line.line.b,
 814               traj->target.line.line.c,
 815               traj->target.line.angle);
 816
 817 }
 818
 819 /* Follow a line */
 820 void trajectory_line_abs(struct trajectory *traj,
 821                          double x1, double y1,
 822                          double x2, double y2,
 823                          double advance)
 824 {
 825         delete_event(traj);
 826         __trajectory_line_abs(traj, x1, y1, x2, y2, advance);
 827         traj->state = RUNNING_LINE;
 828         trajectory_manager_event(traj);
 829         schedule_event(traj);
 830 }
 831
 832 /*** CLOTHOID */
 833
 834 /**
 835  * process clitoid parameters
 836  *
 837  * - alpha: total angle
 838  * - beta: circular part of angle (lower than alpha)
 839  * - R: the radius of the circle (must be != 0)
 840  * - Vd: linear speed to use (in imp per cs period)
 841  * - Amax: maximum angular acceleration
 842  * - d_inter: distance in mm until the intersection of the
 843  *            2 lines
 844  *
 845  * return 0 on success: in this case these parameters are filled:
 846  * - Aa_out: the angular acceleration to configure in quadramp
 847  * - Va_out: the angular speed to configure in quadramp
 848  * - remain_d_mm_out: remaining distance before start to turn
 849  */
 850 static int8_t calc_clitoid(struct trajectory *traj,
 851                             double x, double y, double a_rad,
 852                             double alpha_deg, double beta_deg, double R_mm,
 853                             double Vd, double Amax, double d_inter_mm,
 854                             double *Aa_out, double *Va_out, double *remain_d_mm_out)
 855 {
 856         double Vd_mm_s;
 857         double Va, Va_rd_s;
 858         double t, tau, d_mm, alpha_rad, beta_rad;
 859         double remain_d_mm;
 860         double Aa, Aa_rd_s2;
 861         line_t line1, line2;
 862         line_t line1_int, line2_int;
 863         point_t robot, intersect, pt2, center, proj, M;
 864         vect_t v;
 865         double xm, ym, L, A;
 866
 867         /* param check */
 868         if (fabs(alpha_deg) <= fabs(beta_deg)) {
 869                 DEBUG(E_TRAJECTORY, "alpha is smaller than beta");
 870                 return -1;
 871         }
 872
 873         /* get angular speed Va */
 874         Vd_mm_s = speed_imp2mm(traj, Vd);
 875         DEBUG(E_TRAJECTORY, "Vd_mm_s=%2.2f", Vd_mm_s);
 876         Va_rd_s = Vd_mm_s / R_mm;
 877         Va = speed_rd2imp(traj, Va_rd_s);
 878         DEBUG(E_TRAJECTORY, "Va_rd_s=%2.2f Va=%2.2f", Va_rd_s, Va);
 879
 880         /* process 't', the time in seconds that we will take to do
 881          * the first clothoid */
 882         alpha_rad = RAD(alpha_deg);
 883         beta_rad = RAD(beta_deg);
 884         t = fabs(((alpha_rad - beta_rad) * R_mm) / Vd_mm_s);
 885         DEBUG(E_TRAJECTORY, "R_mm=%2.2f alpha_rad=%2.2f beta_rad=%2.2f t=%2.2f",
 886               R_mm, alpha_rad, beta_rad, t);
 887
 888         /* process the angular acceleration */
 889         Aa_rd_s2 = Va_rd_s / t;
 890         Aa = acc_rd2imp(traj, Aa_rd_s2);
 891         DEBUG(E_TRAJECTORY, "Aa_rd_s2=%2.2f Aa=%2.2f", Aa_rd_s2, Aa);
 892
 893         /* exit if the robot cannot physically do it */
 894         if (Aa > Amax) {
 895                 DEBUG(E_TRAJECTORY, "greater than max acceleration");
 896                 return -1;
 897         }
 898
 899         /* define line1 and line2 */
 900         robot.x = x;
 901         robot.y = y;
 902         intersect.x = x + cos(a_rad) * d_inter_mm;
 903         intersect.y = y + sin(a_rad) * d_inter_mm;
 904         pts2line(&robot, &intersect, &line1);
 905         pt2.x = intersect.x + cos(a_rad + alpha_rad);
 906         pt2.y = intersect.y + sin(a_rad + alpha_rad);
 907         pts2line(&intersect, &pt2, &line2);
 908         DEBUG(E_TRAJECTORY, "intersect=(%2.2f, %2.2f)",
 909               intersect.x, intersect.y);
 910
 911         /* L and A are the parameters of the clothoid, xm and ym are
 912          * the relative coords (starting from the beginning of
 913          * clothoid) of the crossing point between the clothoid and
 914          * the circle. */
 915         L = Vd_mm_s * t;
 916         A = R_mm * sqrt(fabs(alpha_rad - beta_rad));
 917         xm =
 918                 L
 919                 - (pow(L, 5) / (40. * pow(A, 4)))
 920                 + (pow(L, 9) / (3456. * pow(A, 8)))
 921                 - (pow(L, 13) / (599040. * pow(A, 12)));
 922         ym =
 923                 (pow(L, 3) / (6. * pow(A, 2)))
 924                 - (pow(L, 7) / (336. * pow(A, 6)))
 925                 + (pow(L, 11) / (42240. * pow(A, 10)))
 926                 - (pow(L, 15) / (9676800. * pow(A, 14)));
 927         DEBUG(E_TRAJECTORY, "relative xm,ym = (%2.2f, %2.2f)",
 928               xm, ym);
 929
 930         /* the center of the circle is at d_mm when we have to start
 931          * the clothoid */
 932         tau = (alpha_rad - beta_rad) / 2.;
 933         d_mm = ym + (R_mm * cos(tau));
 934         DEBUG(E_TRAJECTORY, "d_mm=%2.2f", d_mm);
 935
 936         /* translate line1 */
 937         memcpy(&line1_int, &line1, sizeof(line1_int));
 938         memcpy(&line2_int, &line2, sizeof(line2_int));
 939         v.x = intersect.x - robot.x;
 940         v.y = intersect.y - robot.y;
 941         if (alpha_rad > 0)
 942                 vect_rot_trigo(&v);
 943         else
 944                 vect_rot_retro(&v);
 945         vect_resize(&v, d_mm);
 946         line_translate(&line1_int, &v);
 947         DEBUG(E_TRAJECTORY, "translate line1 by %2.2f,%2.2f", v.x, v.y);
 948
 949         /* translate line2_int */
 950         v.x = intersect.x - pt2.x;
 951         v.y = intersect.y - pt2.y;
 952         if (alpha_rad < 0)
 953                 vect_rot_trigo(&v);
 954         else
 955                 vect_rot_retro(&v);
 956         vect_resize(&v, d_mm);
 957         line_translate(&line2_int, &v);
 958         DEBUG(E_TRAJECTORY, "translate line2 by %2.2f,%2.2f", v.x, v.y);
 959
 960         /* find the center of the circle, at the intersection of the
 961          * new translated lines */
 962         if (intersect_line(&line1_int, &line2_int, &center) != 1) {
 963                 DEBUG(E_TRAJECTORY, "cannot find circle center");
 964                 return -1;
 965         }
 966         DEBUG(E_TRAJECTORY, "center=(%2.2f,%2.2f)", center.x, center.y);
 967
 968         /* M is the same point than xm, ym but in absolute coords */
 969         M.x = center.x + cos(a_rad - M_PI/2 + tau) * R_mm;
 970         M.y = center.y + sin(a_rad - M_PI/2 + tau) * R_mm;
 971         DEBUG(E_TRAJECTORY, "absolute M = (%2.2f, %2.2f)", M.x, M.y);
 972
 973         /* project M on line 1 */
 974         proj_pt_line(&M, &line1, &proj);
 975         DEBUG(E_TRAJECTORY, "proj M = (%2.2f, %2.2f)", proj.x, proj.y);
 976
 977         /* process remaining distance before start turning */
 978         remain_d_mm = d_inter_mm - (pt_norm(&proj, &intersect) + xm);
 979         DEBUG(E_TRAJECTORY, "remain_d=%2.2f", remain_d_mm);
 980         if (remain_d_mm < 0) {
 981                 DEBUG(E_TRAJECTORY, "too late, cannot turn");
 982                 return -1;
 983         }
 984
 985         /* return result */
 986         *Aa_out = Aa;
 987         *Va_out = Va;
 988         *remain_d_mm_out = remain_d_mm;
 989         return 0;
 990 }
 991
 992 /* after the line, start the clothoid */
 993 static void start_clitoid(struct trajectory *traj)
 994 {
 995         double Aa = traj->target.line.Aa;
 996         double Va = traj->target.line.Va;
 997         double a_rad = traj->target.line.alpha;
 998         double R_mm = traj->target.line.R;
 999         double d;
1000
1001         delete_event(traj);
1002         DEBUG(E_TRAJECTORY, "%s() Va=%2.2f Aa=%2.2f",
1003               __FUNCTION__, Va, Aa);
1004         traj->state = RUNNING_CLITOID_CURVE;
1005         d = fabs(R_mm * a_rad);
1006         d *= 3.; /* margin to avoid deceleration */
1007         trajectory_d_a_rel(traj, d, DEG(a_rad));
1008         set_quadramp_acc(traj, traj->d_acc, Aa);
1009         set_quadramp_speed(traj, traj->d_speed, Va);
1010 }
1011
1012
1013 /**
1014  * do a superb curve joining line1 to line2 which is composed of:
1015  *   - a clothoid starting from line1
1016  *   - a circle
1017  *   - another clothoid up to line2
1018  * this curve is called a clitoid (hehe)
1019  *
1020  * the function assumes that the initial linear speed is Vd and
1021  * angular speed is 0.
1022  *
1023  * - x,y,a: starting position
1024  * - advance: parameter for line following
1025  * - alpha: total angle
1026  * - beta: circular part of angle (lower than alpha)
1027  * - R: the radius of the circle (must be != 0)
1028  * - Vd: linear speed to use (in imp per cs period)
1029  * - Amax: maximum angular acceleration
1030  * - d_inter: distance in mm until the intersection of the
1031  *            2 lines
1032  *
1033  * return 0 if trajectory can be loaded, then it is processed in
1034  * background.
1035  */
1036 int8_t trajectory_clitoid(struct trajectory *traj,
1037                           double x, double y, double a, double advance,
1038                           double alpha_deg, double beta_deg, double R_mm,
1039                           double d_inter_mm)
1040 {
1041         double remain = 0, Aa = 0, Va = 0, Vd;
1042         double turnx, turny;
1043
1044         Vd = traj->d_speed;
1045         if (calc_clitoid(traj, x, y, a, alpha_deg, beta_deg, R_mm,
1046                          Vd, traj->a_acc, d_inter_mm,
1047                          &Aa, &Va, &remain) < 0)
1048                 return -1;
1049
1050         delete_event(traj);
1051         turnx = x + cos(a) * remain;
1052         turny = y + sin(a) * remain;
1053         traj->target.line.Aa = Aa;
1054         traj->target.line.Va = Va;
1055         traj->target.line.alpha = RAD(alpha_deg);
1056         traj->target.line.R = R_mm;
1057         traj->target.line.turn_pt.x = turnx;
1058         traj->target.line.turn_pt.y = turny;
1059         DEBUG(E_TRAJECTORY, "%s() turn_pt=%2.2f,%2.2f",
1060               __FUNCTION__, turnx, turny);
1061
1062         __trajectory_line_abs(traj, x, y, turnx, turny,
1063                               advance);
1064         traj->state = RUNNING_CLITOID_LINE;
1065         trajectory_manager_event(traj);
1066         schedule_event(traj);
1067         return 0;
1068 }