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