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