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