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
   6  *  the Free Software Foundation; either version 2 of the License, or
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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
  12  *  GNU General Public License for more details.
  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         DEBUG(E_TRAJECTORY, "stop");
 190         __trajectory_goto_d_a_rel(traj, 0, 0, READY,
 191                                   UPDATE_A | UPDATE_D | RESET_D | RESET_A);
 192 }
 193
 194 /** set relative angle and distance consign to 0, and break any
 195  * deceleration ramp in quadramp filter */
 196 void trajectory_hardstop(struct trajectory *traj)
 197 {
 198         struct quadramp_filter *q_d, *q_a;
 199
 200         DEBUG(E_TRAJECTORY, "hardstop");
 201
 202         q_d = traj->csm_distance->consign_filter_params;
 203         q_a = traj->csm_angle->consign_filter_params;
 204         __trajectory_goto_d_a_rel(traj, 0, 0, READY,
 205                                   UPDATE_A | UPDATE_D | RESET_D | RESET_A);
 206
 207         q_d->previous_var = 0;
 208         q_d->previous_out = rs_get_distance(traj->robot);
 209         q_a->previous_var = 0;
 210         q_a->previous_out = rs_get_angle(traj->robot);
 211 }
 212
 213
 214 /************ GOTO XY, USE EVENTS */
 215
 216 /** goto a x,y point, using a trajectory event */
 217 void trajectory_goto_xy_abs(struct trajectory *traj, double x, double y)
 218 {
 219         DEBUG(E_TRAJECTORY, "Goto XY");
 220         delete_event(traj);
 221         traj->target.cart.x = x;
 222         traj->target.cart.y = y;
 223         traj->state = RUNNING_XY_START;
 224         trajectory_manager_event(traj);
 225         schedule_event(traj);
 226 }
 227
 228 /** go forward to a x,y point, using a trajectory event */
 229 void trajectory_goto_forward_xy_abs(struct trajectory *traj, double x, double y)
 230 {
 231         DEBUG(E_TRAJECTORY, "Goto XY_F");
 232         delete_event(traj);
 233         traj->target.cart.x = x;
 234         traj->target.cart.y = y;
 235         traj->state = RUNNING_XY_F_START;
 236         trajectory_manager_event(traj);
 237         schedule_event(traj);
 238 }
 239
 240 /** go backward to a x,y point, using a trajectory event */
 241 void trajectory_goto_backward_xy_abs(struct trajectory *traj, double x, double y)
 242 {
 243         DEBUG(E_TRAJECTORY, "Goto XY_B");
 244         delete_event(traj);
 245         traj->target.cart.x = x;
 246         traj->target.cart.y = y;
 247         traj->state = RUNNING_XY_B_START;
 248         trajectory_manager_event(traj);
 249         schedule_event(traj);
 250 }
 251
 252 /** go forward to a d,a point, using a trajectory event */
 253 void trajectory_goto_d_a_rel(struct trajectory *traj, double d, double a)
 254 {
 255         vect2_pol p;
 256         double x = position_get_x_double(traj->position);
 257         double y = position_get_y_double(traj->position);
 258
 259         DEBUG(E_TRAJECTORY, "Goto DA rel");
 260
 261         delete_event(traj);
 262         p.r = d;
 263         p.theta = RAD(a) + position_get_a_rad_double(traj->position);
 264         vect2_pol2cart(&p, &traj->target.cart);
 265         traj->target.cart.x += x;
 266         traj->target.cart.y += y;
 267
 268         traj->state = RUNNING_XY_START;
 269         trajectory_manager_event(traj);
 270         schedule_event(traj);
 271 }
 272
 273 /** go forward to a x,y relative point, using a trajectory event */
 274 void trajectory_goto_xy_rel(struct trajectory *traj, double x_rel_mm, double y_rel_mm)
 275 {
 276         vect2_cart c;
 277         vect2_pol p;
 278         double x = position_get_x_double(traj->position);
 279         double y = position_get_y_double(traj->position);
 280
 281         DEBUG(E_TRAJECTORY, "Goto XY rel");
 282
 283         delete_event(traj);
 284         c.x = x_rel_mm;
 285         c.y = y_rel_mm;
 286
 287         vect2_cart2pol(&c, &p);
 288         p.theta += position_get_a_rad_double(traj->position);;
 289         vect2_pol2cart(&p, &traj->target.cart);
 290
 291         traj->target.cart.x += x;
 292         traj->target.cart.y += y;
 293
 294         traj->state = RUNNING_XY_START;
 295         trajectory_manager_event(traj);
 296         schedule_event(traj);
 297 }
 298
 299 /************ FUNCS FOR GETTING TRAJ STATE */
 300
 301 uint8_t trajectory_angle_finished(struct trajectory *traj)
 302 {
 303         return cs_get_consign(traj->csm_angle) ==
 304                 cs_get_filtered_consign(traj->csm_angle);
 305 }
 306
 307 uint8_t trajectory_distance_finished(struct trajectory *traj)
 308 {
 309         if (traj->state == RUNNING_CLITOID_CURVE)
 310                 return 1;
 311
 312         return cs_get_consign(traj->csm_distance) ==
 313                 cs_get_filtered_consign(traj->csm_distance) ;
 314 }
 315
 316 /** return true if the position consign is equal to the filtered
 317  * position consign (after quadramp filter), for angle and
 318  * distance. */
 319 uint8_t trajectory_finished(struct trajectory *traj)
 320 {
 321         uint8_t flags, ret;
 322         //      uint8_t ret2;
 323
 324         IRQ_LOCK(flags);
 325         ret = trajectory_distance_finished(traj) &&
 326                 trajectory_angle_finished(traj);
 327         IRQ_UNLOCK(flags);
 328
 329 #if 0
 330         /* XXX THIS IS A VERY BAD WORKAROUND (fix a race) */
 331         IRQ_LOCK(flags);
 332         ret2 = trajectory_distance_finished(traj) &&
 333                 trajectory_angle_finished(traj);
 334         IRQ_UNLOCK(flags);
 335
 336         return ret && ret2;
 337 #else
 338         return ret;
 339 #endif
 340 }
 341
 342 /** return true if traj is nearly finished */
 343 uint8_t trajectory_in_window(struct trajectory *traj, double d_win, double a_win_rad)
 344 {
 345         switch(traj->state) {
 346
 347         case RUNNING_XY_ANGLE_OK:
 348         case RUNNING_XY_F_ANGLE_OK:
 349         case RUNNING_XY_B_ANGLE_OK:
 350                 /* if robot coordinates are near the x,y target */
 351                 return is_robot_in_xy_window(traj, d_win);
 352
 353         case RUNNING_A:
 354                 return is_robot_in_angle_window(traj, a_win_rad);
 355
 356         case RUNNING_D:
 357                 return is_robot_in_dist_window(traj, d_win);
 358
 359         case RUNNING_AD:
 360                 return is_robot_in_dist_window(traj, d_win) &&
 361                         is_robot_in_angle_window(traj, a_win_rad);
 362
 363         case RUNNING_XY_START:
 364         case RUNNING_XY_F_START:
 365         case RUNNING_XY_B_START:
 366         case RUNNING_XY_ANGLE:
 367         case RUNNING_XY_F_ANGLE:
 368         case RUNNING_XY_B_ANGLE:
 369         default:
 370                 return 0;
 371         }
 372 }
 373
 374 /*********** *TRAJECTORY EVENT FUNC */
 375
 376 /** event called for xy trajectories */
 377 void trajectory_manager_xy_event(struct trajectory *traj)
 378 {
 379         double coef = 1.0;
 380         double x = position_get_x_double(traj->position);
 381         double y = position_get_y_double(traj->position);
 382         double a = position_get_a_rad_double(traj->position);
 383         int32_t d_consign=0, a_consign=0;
 384
 385         /* These vectors contain target position of the robot in
 386          * its own coordinates */
 387         vect2_cart v2cart_pos;
 388         vect2_pol v2pol_target;
 389
 390         /* step 1 : process new commands to quadramps */
 391
 392         switch (traj->state) {
 393         case RUNNING_XY_START:
 394         case RUNNING_XY_ANGLE:
 395         case RUNNING_XY_ANGLE_OK:
 396         case RUNNING_XY_F_START:
 397         case RUNNING_XY_F_ANGLE:
 398         case RUNNING_XY_F_ANGLE_OK:
 399         case RUNNING_XY_B_START:
 400         case RUNNING_XY_B_ANGLE:
 401         case RUNNING_XY_B_ANGLE_OK:
 402
 403                 /* process the command vector from current position to
 404                  * absolute target. */
 405                 v2cart_pos.x = traj->target.cart.x - x;
 406                 v2cart_pos.y = traj->target.cart.y - y;
 407                 vect2_cart2pol(&v2cart_pos, &v2pol_target);
 408                 v2pol_target.theta = simple_modulo_2pi(v2pol_target.theta - a);
 409
 410                 /* asked to go backwards */
 411                 if (traj->state >= RUNNING_XY_B_START &&
 412                     traj->state <= RUNNING_XY_B_ANGLE_OK ) {
 413                         v2pol_target.r = -v2pol_target.r;
 414                         v2pol_target.theta = simple_modulo_2pi(v2pol_target.theta + M_PI);
 415                 }
 416
 417                 /* if we don't need to go forward */
 418                 if (traj->state >= RUNNING_XY_START &&
 419                     traj->state <= RUNNING_XY_ANGLE_OK ) {
 420                         /* If the target is behind the robot, we need to go
 421                          * backwards. 0.52 instead of 0.5 because we prefer to
 422                          * go forward */
 423                         if ((v2pol_target.theta > 0.52*M_PI) ||
 424                             (v2pol_target.theta < -0.52*M_PI ) ) {
 425                                 v2pol_target.r = -v2pol_target.r;
 426                                 v2pol_target.theta = simple_modulo_2pi(v2pol_target.theta + M_PI);
 427                         }
 428                 }
 429
 430                 /* If the robot is correctly oriented to start moving in distance */
 431                 /* here limit dist speed depending on v2pol_target.theta */
 432                 if (ABS(v2pol_target.theta) > traj->a_start_rad) // || ABS(v2pol_target.r) < traj->d_win)
 433                         set_quadramp_speed(traj, 0, traj->a_speed);
 434                 else {
 435                         coef = (traj->a_start_rad - ABS(v2pol_target.theta)) / traj->a_start_rad;
 436                         set_quadramp_speed(traj, traj->d_speed * coef, traj->a_speed);
 437                 }
 438
 439                 d_consign = (int32_t)(v2pol_target.r * (traj->position->phys.distance_imp_per_mm));
 440                 d_consign += rs_get_distance(traj->robot);
 441
 442                 /* angle consign */
 443                 /* XXX here we specify 2.2 instead of 2.0 to avoid oscillations */
 444                 a_consign = (int32_t)(v2pol_target.theta *
 445                                       (traj->position->phys.distance_imp_per_mm) *
 446                                       (traj->position->phys.track_mm) / 2.2);
 447                 a_consign += rs_get_angle(traj->robot);
 448
 449                 break;
 450
 451         default:
 452                 /* hmmm quite odd, delete the event */
 453                 DEBUG(E_TRAJECTORY, "GNI ???");
 454                 delete_event(traj);
 455                 traj->state = READY;
 456         }
 457
 458
 459         /* step 2 : update state, or delete event if we reached the
 460          * destination */
 461
 462         /* XXX if target is our pos !! */
 463
 464         switch (traj->state) {
 465         case RUNNING_XY_START:
 466         case RUNNING_XY_F_START:
 467         case RUNNING_XY_B_START:
 468                 /* START -> ANGLE */
 469                 DEBUG(E_TRAJECTORY, "-> ANGLE");
 470                 traj->state ++;
 471                 break;
 472
 473         case RUNNING_XY_ANGLE:
 474         case RUNNING_XY_F_ANGLE:
 475         case RUNNING_XY_B_ANGLE: {
 476                 struct quadramp_filter *q_a;
 477                 q_a = traj->csm_angle->consign_filter_params;
 478                 /* if d_speed is not 0, we are in start_angle_win */
 479                 if (get_quadramp_distance_speed(traj)) {
 480                         if (is_robot_in_xy_window(traj, traj->d_win)) {
 481                                 delete_event(traj);
 482                         }
 483                         /* ANGLE -> ANGLE_OK */
 484                         traj->state ++;
 485                         DEBUG(E_TRAJECTORY, "-> ANGLE_OK");
 486                 }
 487                 break;
 488         }
 489
 490         case RUNNING_XY_ANGLE_OK:
 491         case RUNNING_XY_F_ANGLE_OK:
 492         case RUNNING_XY_B_ANGLE_OK:
 493                 /* If we reached the destination */
 494                 if (is_robot_in_xy_window(traj, traj->d_win)) {
 495                         delete_event(traj);
 496                 }
 497         break;
 498
 499         default:
 500                 break;
 501         }
 502
 503         /* step 3 : send the processed commands to cs */
 504
 505         EVT_DEBUG(E_TRAJECTORY,"EVENT XY d_cur=%" PRIi32 ", d_consign=%" PRIi32 ", d_speed=%" PRIi32 ", "
 506               "a_cur=%" PRIi32 ", a_consign=%" PRIi32 ", a_speed=%" PRIi32,
 507               rs_get_distance(traj->robot), d_consign, get_quadramp_distance_speed(traj),
 508               rs_get_angle(traj->robot), a_consign, get_quadramp_angle_speed(traj));
 509
 510         cs_set_consign(traj->csm_angle, a_consign);
 511         cs_set_consign(traj->csm_distance, d_consign);
 512 }
 513
 514 /*
 515  * Compute the fastest distance and angle speeds matching the radius
 516  * from current traj_speed
 517  */
 518 void circle_get_da_speed_from_radius(struct trajectory *traj,
 519                                      double radius_mm,
 520                                      double *speed_d,
 521                                      double *speed_a)
 522 {
 523         /* speed_d = coef * speed_a */
 524         double coef;
 525         double speed_d2, speed_a2;
 526
 527         coef = 2. * radius_mm / traj->position->phys.track_mm;
 528
 529         speed_d2 = traj->a_speed * coef;
 530         if (speed_d2 < traj->d_speed) {
 531                 *speed_d = speed_d2;
 532                 *speed_a = traj->a_speed;
 533         }
 534         else {
 535                 speed_a2 = traj->d_speed / coef;
 536                 *speed_d = traj->d_speed;
 537                 *speed_a = speed_a2;
 538         }
 539 }
 540
 541 /* trajectory event for circles */
 542 /* XXX static */
 543 void trajectory_manager_circle_event(struct trajectory *traj)
 544 {
 545         double radius;
 546         double x = position_get_x_double(traj->position);
 547         double y = position_get_y_double(traj->position);
 548         double a = position_get_a_rad_double(traj->position);
 549         int32_t d_consign = 0, a_consign = 0;
 550         double angle_to_center_rad;
 551         double coef_p, coef_d;
 552         double d_speed, a_speed;
 553
 554         /* These vectors contain target position of the robot in
 555          * its own coordinates */
 556         vect2_cart v2cart_pos;
 557         vect2_pol v2pol_target;
 558
 559         /* step 1 : process new commands to quadramps */
 560
 561         /* process the command vector from current position to the
 562          * center of the circle. */
 563         v2cart_pos.x = traj->target.circle.center.x - x;
 564         v2cart_pos.y = traj->target.circle.center.y - y;
 565         vect2_cart2pol(&v2cart_pos, &v2pol_target);
 566         v2pol_target.theta = simple_modulo_2pi(v2pol_target.theta - a);
 567
 568         /* radius consign */
 569         radius = traj->target.circle.radius;
 570
 571         coef_p = v2pol_target.r / radius;
 572         coef_p = 1. * coef_p;
 573
 574         angle_to_center_rad = v2pol_target.theta - (M_PI / 2.);
 575         angle_to_center_rad = simple_modulo_2pi(angle_to_center_rad);
 576         if (angle_to_center_rad > 0.5)
 577                 angle_to_center_rad = 0.5;
 578         if (angle_to_center_rad < -0.5)
 579                 angle_to_center_rad = -0.5;
 580         coef_d = exp(5*angle_to_center_rad);
 581         coef_d = coef_d;
 582
 583         circle_get_da_speed_from_radius(traj, radius / (coef_p * coef_d),
 584                                         &d_speed, &a_speed);
 585         set_quadramp_speed(traj, d_speed, a_speed);
 586
 587         EVT_DEBUG(E_TRAJECTORY, "angle=%2.2f radius=%2.2f r=%2.2f coef_p=%2.2f coef_d=%2.2f "
 588               "d_speed=%2.2f a_speed=%2.2f",
 589                   angle_to_center_rad, radius, v2pol_target.r,
 590               coef_p, coef_d, d_speed, a_speed);
 591
 592         /* XXX check flags */
 593         d_consign = 400000 + rs_get_distance(traj->robot);
 594         a_consign = 400000 + rs_get_angle(traj->robot);
 595
 596         /* angle consign */
 597 /*      a_consign = (int32_t)(v2pol_target.theta * */
 598 /*                            (traj->position->phys.distance_imp_per_mm) * */
 599 /*                            (traj->position->phys.track_mm) / 2.0); */
 600 /*      a_consign += rs_get_angle(traj->robot); */
 601
 602         /* step 2 : update state, or delete event if we reached the
 603          * destination */
 604
 605 /*      /\* output angle -> delete event *\/ */
 606 /*      if (a_consign >= traj->target.circle.dest_angle) { */
 607 /*              a_consign = traj->target.circle.dest_angle; */
 608 /*              delete_event(traj); */
 609 /*      } */
 610
 611         /* step 3 : send the processed commands to cs */
 612
 613 /*      EVT_DEBUG(E_TRAJECTORY,"EVENT CIRCLE d_cur=%" PRIi32 ", d_consign=%" PRIi32 */
 614 /*                ", d_speed=%" PRIi32 ", a_cur=%" PRIi32 ", a_consign=%" PRIi32 */
 615 /*                ", a_speed=%" PRIi32 ", radius = %f", */
 616 /*                rs_get_distance(traj->robot), d_consign, get_quadramp_distance_speed(traj), */
 617 /*                rs_get_angle(traj->robot), a_consign, get_quadramp_angle_speed(traj), */
 618 /*                radius); */
 619
 620         cs_set_consign(traj->csm_angle, a_consign);
 621         cs_set_consign(traj->csm_distance, d_consign);
 622 }
 623
 624 /* trajectory event for lines */
 625 static void trajectory_manager_line_event(struct trajectory *traj)
 626 {
 627         double x = position_get_x_double(traj->position);
 628         double y = position_get_y_double(traj->position);
 629         double a = position_get_a_rad_double(traj->position);
 630         double advance, dist_to_line;
 631         point_t robot, proj, target_pt;
 632         int32_t d_consign = 0, a_consign = 0;
 633         vect2_cart v2cart_pos;
 634         vect2_pol v2pol_target;
 635
 636         robot.x = x;
 637         robot.y = y;
 638
 639         /* target point on the line is further on the line */
 640         proj_pt_line(&robot, &traj->target.line.line, &proj);
 641         dist_to_line = pt_norm(&robot, &proj);
 642         if (dist_to_line > traj->target.line.advance)
 643                 advance = 0;
 644         else
 645                 advance = traj->target.line.advance - dist_to_line;
 646         target_pt.x = proj.x + advance * cos(traj->target.line.angle);
 647         target_pt.y = proj.y + advance * sin(traj->target.line.angle);
 648
 649         /* target vector */
 650         v2cart_pos.x = target_pt.x - x;
 651         v2cart_pos.y = target_pt.y - y;
 652         vect2_cart2pol(&v2cart_pos, &v2pol_target);
 653         v2pol_target.theta = simple_modulo_2pi(v2pol_target.theta - a);
 654
 655         /* If the robot is correctly oriented to start moving in distance */
 656         /* here limit dist speed depending on v2pol_target.theta */
 657         if (ABS(v2pol_target.theta) > traj->a_start_rad) // || ABS(v2pol_target.r) < traj->d_win)
 658                 set_quadramp_speed(traj, 0, traj->a_speed);
 659         else {
 660                 double coef;
 661                 coef = (traj->a_start_rad - ABS(v2pol_target.theta)) / traj->a_start_rad;
 662                 set_quadramp_speed(traj, traj->d_speed * coef, traj->a_speed);
 663         }
 664
 665         /* position consign is infinite */
 666         d_consign = pos_mm2imp(traj, v2pol_target.r);
 667         d_consign += rs_get_distance(traj->robot);
 668
 669         /* angle consign (1.1 to avoid oscillations) */
 670         a_consign = pos_rd2imp(traj, v2pol_target.theta) / 1.1;
 671         a_consign += rs_get_angle(traj->robot);
 672
 673         EVT_DEBUG(E_TRAJECTORY, "target.x=%2.2f target.y=%2.2f "
 674                   "a_consign=%"PRIi32" d_consign=%"PRIi32,
 675                   target_pt.x, target_pt.y, a_consign, d_consign);
 676
 677         cs_set_consign(traj->csm_angle, a_consign);
 678         cs_set_consign(traj->csm_distance, d_consign);
 679
 680         /* we reached dest, start clitoid */
 681         if (traj->state == RUNNING_CLITOID_LINE &&
 682             xy_norm(proj.x,
 683                     proj.y,
 684                     traj->target.line.turn_pt.x,
 685                     traj->target.line.turn_pt.y) <
 686             xy_norm(proj.x + cos(traj->target.line.angle),
 687                     proj.y + sin(traj->target.line.angle),
 688                     traj->target.line.turn_pt.x,
 689                     traj->target.line.turn_pt.y)) {
 690                 start_clitoid(traj);
 691         }
 692 }
 693
 694
 695 /* trajectory event */
 696 void trajectory_manager_event(void * param)
 697 {
 698         struct trajectory *traj = (struct trajectory *)param;
 699
 700         switch (traj->state) {
 701         case RUNNING_XY_START:
 702         case RUNNING_XY_ANGLE:
 703         case RUNNING_XY_ANGLE_OK:
 704         case RUNNING_XY_F_START:
 705         case RUNNING_XY_F_ANGLE:
 706         case RUNNING_XY_F_ANGLE_OK:
 707         case RUNNING_XY_B_START:
 708         case RUNNING_XY_B_ANGLE:
 709         case RUNNING_XY_B_ANGLE_OK:
 710                 trajectory_manager_xy_event(traj);
 711                 break;
 712
 713         case RUNNING_CIRCLE:
 714                 trajectory_manager_circle_event(traj);
 715                 break;
 716
 717         case RUNNING_LINE:
 718         case RUNNING_CLITOID_LINE:
 719                 trajectory_manager_line_event(traj);
 720                 break;
 721
 722         default:
 723                 break;
 724         }
 725 }
 726
 727 /*********** *CIRCLE */
 728
 729 /* make the robot orbiting around (x,y) on a circle whose radius is
 730  * radius_mm, and exit when relative destination angle is reached. The
 731  * flags set if we go forward or backwards, and CW/CCW. */
 732 void trajectory_circle_rel(struct trajectory *traj,
 733                            double x, double y,
 734                            double radius_mm,
 735                            double rel_a_deg,
 736                            uint8_t flags)
 737 {
 738         double dst_angle;
 739
 740         delete_event(traj);
 741
 742         traj->target.circle.center.x = x;
 743         traj->target.circle.center.y = y;
 744         traj->target.circle.radius = radius_mm;
 745         traj->target.circle.flags = flags;
 746
 747         /* convert in steps  */
 748         dst_angle = RAD(rel_a_deg) *
 749                 (traj->position->phys.distance_imp_per_mm) *
 750                 (traj->position->phys.track_mm) / 2.0;
 751
 752         traj->target.circle.dest_angle = rs_get_angle(traj->robot);
 753         traj->target.circle.dest_angle += dst_angle;
 754
 755         DEBUG(E_TRAJECTORY, "Circle rel (x,y)=%2.2f,%2.2f r=%2.2f flags=%x dst_angle=%"PRIi32"",
 756               x, y, radius_mm, flags, traj->target.circle.dest_angle);
 757
 758         traj->state = RUNNING_CIRCLE;
 759         trajectory_manager_event(traj);
 760         schedule_event(traj);
 761 }
 762
 763 /* return the distance in millimeters that corresponds to an angle in
 764  * degree and a radius in mm */
 765 /* static  */double circle_get_dist_from_degrees(double radius_mm, double a_deg)
 766 {
 767         double a_rad = RAD(a_deg);
 768         return a_rad * radius_mm;
 769 }
 770
 771 /*
 772  * Start a circle of specified radius around the specified center
 773  * (relative with d,a). The distance is specified in mm.
 774  */
 775 void trajectory_circle(struct trajectory *traj,
 776                        double center_d_mm, double center_a_rad,
 777                        double radius_mm, double dist_mm)
 778 {
 779 /*      double */
 780
 781 /*      DEBUG(E_TRAJECTORY, "CIRCLE to d=%f a_rad=%f", center_d_mm, */
 782 /*            center_a_rad); */
 783 /*      delete_event(traj); */
 784 /*      traj->state = RUNNING_CIRCLE; */
 785
 786
 787 }
 788
 789 /*
 790  * Start a circle of specified radius around the specified center
 791  * (absolute). The distance is specified in mm.
 792  */
 793 void trajectory_circle_abs_dist_mm(struct trajectory *traj,
 794                                    double x_rel_mm, double y_rel_mm,
 795                                    double radius_mm, double dist_mm)
 796 {
 797 }
 798
 799 /*
 800  * Start a circle of specified radius around the specified center
 801  * (absolute). The distance is specified in degrees.
 802  */
 803 void trajectory_circle_abs_dist_deg(struct trajectory *traj,
 804                                     double x_rel_mm, double y_rel_mm,
 805                                     double radius_mm, double dist_degrees)
 806 {
 807
 808 }
 809
 810 /*********** *LINE */
 811
 812 /* Follow a line */
 813 static void __trajectory_line_abs(struct trajectory *traj,
 814                                   double x1, double y1,
 815                                   double x2, double y2,
 816                                   double advance)
 817 {
 818         point_t p1, p2;
 819
 820         /* find the line EQ */
 821         p1.x = x1;
 822         p1.y = y1;
 823         p2.x = x2;
 824         p2.y = y2;
 825         pts2line(&p1, &p2, &traj->target.line.line);
 826
 827         /* find the line angle */
 828         traj->target.line.angle = atan2(y2-y1, x2-x1);
 829         traj->target.line.advance = advance;
 830
 831         DEBUG(E_TRAJECTORY, "Line rel (a,b,c)=%2.2f,%2.2f,%2.2f",
 832               traj->target.line.line.a,
 833               traj->target.line.line.b,
 834               traj->target.line.line.c,
 835               traj->target.line.angle);
 836
 837 }
 838
 839 /* Follow a line */
 840 void trajectory_line_abs(struct trajectory *traj,
 841                          double x1, double y1,
 842                          double x2, double y2,
 843                          double advance)
 844 {
 845         delete_event(traj);
 846         __trajectory_line_abs(traj, x1, y1, x2, y2, advance);
 847         traj->state = RUNNING_LINE;
 848         trajectory_manager_event(traj);
 849         schedule_event(traj);
 850 }
 851
 852 /*** CLOTHOID */
 853
 854 /**
 855  * process clitoid parameters
 856  *
 857  * - alpha: total angle
 858  * - beta: circular part of angle (lower than alpha)
 859  * - R: the radius of the circle (must be != 0)
 860  * - Vd: linear speed to use (in imp per cs period)
 861  * - Amax: maximum angular acceleration
 862  * - d_inter: distance in mm until the intersection of the
 863  *            2 lines
 864  *
 865  * return 0 on success: in this case these parameters are filled:
 866  * - Aa_out: the angular acceleration to configure in quadramp
 867  * - Va_out: the angular speed to configure in quadramp
 868  * - remain_d_mm_out: remaining distance before start to turn
 869  */
 870 static int8_t calc_clitoid(struct trajectory *traj,
 871                             double x, double y, double a_rad,
 872                             double alpha_deg, double beta_deg, double R_mm,
 873                             double Vd, double Amax, double d_inter_mm,
 874                             double *Aa_out, double *Va_out, double *remain_d_mm_out)
 875 {
 876         double Vd_mm_s;
 877         double Va, Va_rd_s;
 878         double t, tau, d_mm, alpha_rad, beta_rad;
 879         double remain_d_mm;
 880         double Aa, Aa_rd_s2;
 881         line_t line1, line2;
 882         line_t line1_int, line2_int;
 883         point_t robot, intersect, pt2, center, proj, M;
 884         vect_t v;
 885         double xm, ym, L, A;
 886
 887         /* param check */
 888         if (fabs(alpha_deg) <= fabs(beta_deg)) {
 889                 DEBUG(E_TRAJECTORY, "alpha is smaller than beta");
 890                 return -1;
 891         }
 892
 893         /* get angular speed Va */
 894         Vd_mm_s = speed_imp2mm(traj, Vd);
 895         DEBUG(E_TRAJECTORY, "Vd_mm_s=%2.2f", Vd_mm_s);
 896         Va_rd_s = Vd_mm_s / R_mm;
 897         Va = speed_rd2imp(traj, Va_rd_s);
 898         DEBUG(E_TRAJECTORY, "Va_rd_s=%2.2f Va=%2.2f", Va_rd_s, Va);
 899
 900         /* process 't', the time in seconds that we will take to do
 901          * the first clothoid */
 902         alpha_rad = RAD(alpha_deg);
 903         beta_rad = RAD(beta_deg);
 904         t = fabs(((alpha_rad - beta_rad) * R_mm) / Vd_mm_s);
 905         DEBUG(E_TRAJECTORY, "R_mm=%2.2f a_rad=%2.2f alpha_rad=%2.2f beta_rad=%2.2f t=%2.2f",
 906               R_mm, a_rad, alpha_rad, beta_rad, t);
 907
 908         /* process the angular acceleration */
 909         Aa_rd_s2 = Va_rd_s / t;
 910         Aa = acc_rd2imp(traj, Aa_rd_s2);
 911         DEBUG(E_TRAJECTORY, "Aa_rd_s2=%2.2f Aa=%2.2f", Aa_rd_s2, Aa);
 912
 913         /* exit if the robot cannot physically do it */
 914         if (Aa > Amax) {
 915                 DEBUG(E_TRAJECTORY, "greater than max acceleration");
 916                 return -1;
 917         }
 918
 919         /* define line1 and line2 */
 920         robot.x = x;
 921         robot.y = y;
 922         intersect.x = x + cos(a_rad) * d_inter_mm;
 923         intersect.y = y + sin(a_rad) * d_inter_mm;
 924         pts2line(&robot, &intersect, &line1);
 925         pt2.x = intersect.x + cos(a_rad + alpha_rad);
 926         pt2.y = intersect.y + sin(a_rad + alpha_rad);
 927         pts2line(&intersect, &pt2, &line2);
 928         DEBUG(E_TRAJECTORY, "intersect=(%2.2f, %2.2f)",
 929               intersect.x, intersect.y);
 930
 931         /* L and A are the parameters of the clothoid, xm and ym are
 932          * the relative coords (starting from the beginning of
 933          * clothoid) of the crossing point between the clothoid and
 934          * the circle. */
 935         L = Vd_mm_s * t;
 936         A = R_mm * sqrt(fabs(alpha_rad - beta_rad));
 937         xm =
 938                 L
 939                 - (pow(L, 5) / (40. * pow(A, 4)))
 940                 + (pow(L, 9) / (3456. * pow(A, 8)))
 941                 - (pow(L, 13) / (599040. * pow(A, 12)));
 942         ym =
 943                 (pow(L, 3) / (6. * pow(A, 2)))
 944                 - (pow(L, 7) / (336. * pow(A, 6)))
 945                 + (pow(L, 11) / (42240. * pow(A, 10)))
 946                 - (pow(L, 15) / (9676800. * pow(A, 14)));
 947         DEBUG(E_TRAJECTORY, "relative xm,ym = (%2.2f, %2.2f)",
 948               xm, ym);
 949
 950         /* the center of the circle is at d_mm when we have to start
 951          * the clothoid */
 952         tau = (alpha_rad - beta_rad) / 2.;
 953         d_mm = ym + (R_mm * cos(tau));
 954         DEBUG(E_TRAJECTORY, "d_mm=%2.2f", d_mm);
 955
 956         /* translate line1 */
 957         memcpy(&line1_int, &line1, sizeof(line1_int));
 958         memcpy(&line2_int, &line2, sizeof(line2_int));
 959         v.x = intersect.x - robot.x;
 960         v.y = intersect.y - robot.y;
 961         if (alpha_rad > 0)
 962                 vect_rot_trigo(&v);
 963         else
 964                 vect_rot_retro(&v);
 965         vect_resize(&v, d_mm);
 966         line_translate(&line1_int, &v);
 967         DEBUG(E_TRAJECTORY, "translate line1 by %2.2f,%2.2f", v.x, v.y);
 968
 969         /* translate line2_int */
 970         v.x = intersect.x - pt2.x;
 971         v.y = intersect.y - pt2.y;
 972         if (alpha_rad < 0)
 973                 vect_rot_trigo(&v);
 974         else
 975                 vect_rot_retro(&v);
 976         vect_resize(&v, d_mm);
 977         line_translate(&line2_int, &v);
 978         DEBUG(E_TRAJECTORY, "translate line2 by %2.2f,%2.2f", v.x, v.y);
 979
 980         /* find the center of the circle, at the intersection of the
 981          * new translated lines */
 982         if (intersect_line(&line1_int, &line2_int, &center) != 1) {
 983                 DEBUG(E_TRAJECTORY, "cannot find circle center");
 984                 return -1;
 985         }
 986         DEBUG(E_TRAJECTORY, "center=(%2.2f,%2.2f)", center.x, center.y);
 987
 988         /* M is the same point than xm, ym but in absolute coords */
 989         if (alpha_rad < 0) {
 990                 M.x = center.x + cos(a_rad + M_PI/2 + tau) * R_mm;
 991                 M.y = center.y + sin(a_rad + M_PI/2 + tau) * R_mm;
 992         }
 993         else {
 994                 M.x = center.x + cos(a_rad - M_PI/2 + tau) * R_mm;
 995                 M.y = center.y + sin(a_rad - M_PI/2 + tau) * R_mm;
 996         }
 997         DEBUG(E_TRAJECTORY, "absolute M = (%2.2f, %2.2f)", M.x, M.y);
 998
 999         /* project M on line 1 */
1000         proj_pt_line(&M, &line1, &proj);
1001         DEBUG(E_TRAJECTORY, "proj M = (%2.2f, %2.2f)", proj.x, proj.y);
1002
1003         /* process remaining distance before start turning */
1004         remain_d_mm = d_inter_mm - (pt_norm(&proj, &intersect) + xm);
1005         DEBUG(E_TRAJECTORY, "remain_d=%2.2f", remain_d_mm);
1006         if (remain_d_mm < 0) {
1007                 DEBUG(E_TRAJECTORY, "too late, cannot turn");
1008                 return -1;
1009         }
1010
1011         /* return result */
1012         *Aa_out = Aa;
1013         *Va_out = Va;
1014         *remain_d_mm_out = remain_d_mm;
1015         return 0;
1016 }
1017
1018 /* after the line, start the clothoid */
1019 static void start_clitoid(struct trajectory *traj)
1020 {
1021         double Aa = traj->target.line.Aa;
1022         double Va = traj->target.line.Va;
1023         double a_rad = traj->target.line.alpha;
1024         double R_mm = traj->target.line.R;
1025         double d;
1026
1027         DEBUG(E_TRAJECTORY, "%s() Va=%2.2f Aa=%2.2f",
1028               __FUNCTION__, Va, Aa);
1029         delete_event(traj);
1030         d = fabs(R_mm * a_rad);
1031         d *= 3.; /* margin to avoid deceleration */
1032         trajectory_d_a_rel(traj, d, DEG(a_rad));
1033         set_quadramp_acc(traj, traj->d_acc, Aa);
1034         set_quadramp_speed(traj, traj->d_speed, Va);
1035         traj->state = RUNNING_CLITOID_CURVE;
1036 }
1037
1038
1039 /**
1040  * do a superb curve joining line1 to line2 which is composed of:
1041  *   - a clothoid starting from line1
1042  *   - a circle
1043  *   - another clothoid up to line2
1044  * this curve is called a clitoid (hehe)
1045  *
1046  * the function assumes that the initial linear speed is Vd and
1047  * angular speed is 0.
1048  *
1049  * - x,y,a_deg: starting position
1050  * - advance: parameter for line following
1051  * - alpha: total angle
1052  * - beta: circular part of angle (lower than alpha)
1053  * - R: the radius of the circle (must be != 0)
1054  * - Vd: linear speed to use (in imp per cs period)
1055  * - Amax: maximum angular acceleration
1056  * - d_inter: distance in mm until the intersection of the
1057  *            2 lines
1058  *
1059  * return 0 if trajectory can be loaded, then it is processed in
1060  * background.
1061  */
1062 int8_t trajectory_clitoid(struct trajectory *traj,
1063                           double x, double y, double a_deg, double advance,
1064                           double alpha_deg, double beta_deg, double R_mm,
1065                           double d_inter_mm)
1066 {
1067         double remain = 0, Aa = 0, Va = 0, Vd;
1068         double turnx, turny;
1069         double a_rad = RAD(a_deg);
1070
1071         Vd = traj->d_speed;
1072         if (calc_clitoid(traj, x, y, a_rad, alpha_deg, beta_deg, R_mm,
1073                          Vd, traj->a_acc, d_inter_mm,
1074                          &Aa, &Va, &remain) < 0) {
1075                 DEBUG(E_TRAJECTORY, "%s() calc_clitoid returned an error",
1076                       __FUNCTION__);
1077                 return -1;
1078         }
1079
1080         delete_event(traj);
1081         turnx = x + cos(a_rad) * remain;
1082         turny = y + sin(a_rad) * remain;
1083         traj->target.line.Aa = Aa;
1084         traj->target.line.Va = Va;
1085         traj->target.line.alpha = RAD(alpha_deg);
1086         traj->target.line.R = R_mm;
1087         traj->target.line.turn_pt.x = turnx;
1088         traj->target.line.turn_pt.y = turny;
1089         DEBUG(E_TRAJECTORY, "%s() turn_pt=%2.2f,%2.2f",
1090               __FUNCTION__, turnx, turny);
1091
1092         __trajectory_line_abs(traj, x, y, turnx, turny,
1093                               advance);
1094         traj->state = RUNNING_CLITOID_LINE;
1095         trajectory_manager_event(traj);
1096         schedule_event(traj);
1097         return 0;
1098 }