clothoid
[aversive.git] / modules / devices / robot / trajectory_manager / trajectory_manager_core.c
index 5246285..c6c70fc 100644 (file)
@@ -643,13 +643,11 @@ static void trajectory_manager_line_event(struct trajectory *traj)
        }
 
        /* position consign is infinite */
-       d_consign = (int32_t)(v2pol_target.r * (traj->position->phys.distance_imp_per_mm));
+       d_consign = pos_mm2imp(traj, v2pol_target.r);
        d_consign += rs_get_distance(traj->robot);
 
-       /* angle consign */
-       a_consign = (int32_t)(v2pol_target.theta *
-                             (traj->position->phys.distance_imp_per_mm) *
-                             (traj->position->phys.track_mm) / 2.2);
+       /* angle consign (1.1 to avoid oscillations) */
+       a_consign = pos_rd2imp(traj, v2pol_target.theta) / 1.1;
        a_consign += rs_get_angle(traj->robot);
 
        EVT_DEBUG(E_TRAJECTORY, "target.x=%2.2f target.y=%2.2f "
@@ -849,7 +847,7 @@ void trajectory_line_abs(struct trajectory *traj,
  * - Va_out: the angular speed to configure in quadramp
  * - remain_d_mm_out: remaining distance before start to turn
  */
-static uint8_t calc_clitoid(struct trajectory *traj,
+static int8_t calc_clitoid(struct trajectory *traj,
                            double x, double y, double a_rad,
                            double alpha_deg, double beta_deg, double R_mm,
                            double Vd, double Amax, double d_inter_mm,
@@ -857,12 +855,14 @@ static uint8_t calc_clitoid(struct trajectory *traj,
 {
        double Vd_mm_s;
        double Va, Va_rd_s;
-       double t, d_mm, alpha_rad, beta_rad;
+       double t, tau, d_mm, alpha_rad, beta_rad;
        double remain_d_mm;
        double Aa, Aa_rd_s2;
        line_t line1, line2;
-       point_t robot, intersect, pt2, center, proj;
+       line_t line1_int, line2_int;
+       point_t robot, intersect, pt2, center, proj, M;
        vect_t v;
+       double xm, ym, L, A;
 
        /* param check */
        if (fabs(alpha_deg) <= fabs(beta_deg)) {
@@ -882,8 +882,8 @@ static uint8_t calc_clitoid(struct trajectory *traj,
        alpha_rad = RAD(alpha_deg);
        beta_rad = RAD(beta_deg);
        t = fabs(((alpha_rad - beta_rad) * R_mm) / Vd_mm_s);
-       DEBUG(E_TRAJECTORY, "R_mm=%2.2f alpha_rad=%2.2f beta_rad=%2.2f t=%2.2f",
-             R_mm, alpha_rad, beta_rad, t);
+       DEBUG(E_TRAJECTORY, "R_mm=%2.2f a_rad=%2.2f alpha_rad=%2.2f beta_rad=%2.2f t=%2.2f",
+             R_mm, a_rad, alpha_rad, beta_rad, t);
 
        /* process the angular acceleration */
        Aa_rd_s2 = Va_rd_s / t;
@@ -896,11 +896,6 @@ static uint8_t calc_clitoid(struct trajectory *traj,
                return -1;
        }
 
-       /* the robot position */
-/*     x = position_get_x_double(&mainboard.pos); */
-/*     y = position_get_y_double(&mainboard.pos); */
-/*     a_rad = position_get_a_rad_double(&mainboard.pos); */
-
        /* define line1 and line2 */
        robot.x = x;
        robot.y = y;
@@ -913,46 +908,80 @@ static uint8_t calc_clitoid(struct trajectory *traj,
        DEBUG(E_TRAJECTORY, "intersect=(%2.2f, %2.2f)",
              intersect.x, intersect.y);
 
-       /* the center of the circle is at (d_mm, d_mm) when we have to
-        * start the clothoid */
-       d_mm = R_mm * sqrt(fabs(alpha_rad - beta_rad)) *
-               sqrt(M_PI) / 2.;
+       /* L and A are the parameters of the clothoid, xm and ym are
+        * the relative coords (starting from the beginning of
+        * clothoid) of the crossing point between the clothoid and
+        * the circle. */
+       L = Vd_mm_s * t;
+       A = R_mm * sqrt(fabs(alpha_rad - beta_rad));
+       xm =
+               L
+               - (pow(L, 5) / (40. * pow(A, 4)))
+               + (pow(L, 9) / (3456. * pow(A, 8)))
+               - (pow(L, 13) / (599040. * pow(A, 12)));
+       ym =
+               (pow(L, 3) / (6. * pow(A, 2)))
+               - (pow(L, 7) / (336. * pow(A, 6)))
+               + (pow(L, 11) / (42240. * pow(A, 10)))
+               - (pow(L, 15) / (9676800. * pow(A, 14)));
+       DEBUG(E_TRAJECTORY, "relative xm,ym = (%2.2f, %2.2f)",
+             xm, ym);
+
+       /* the center of the circle is at d_mm when we have to start
+        * the clothoid */
+       tau = (alpha_rad - beta_rad) / 2.;
+       d_mm = ym + (R_mm * cos(tau));
        DEBUG(E_TRAJECTORY, "d_mm=%2.2f", d_mm);
 
        /* translate line1 */
+       memcpy(&line1_int, &line1, sizeof(line1_int));
+       memcpy(&line2_int, &line2, sizeof(line2_int));
        v.x = intersect.x - robot.x;
        v.y = intersect.y - robot.y;
-       if (a_rad > 0)
+       if (alpha_rad > 0)
                vect_rot_trigo(&v);
        else
                vect_rot_retro(&v);
        vect_resize(&v, d_mm);
-       line_translate(&line1, &v);
+       line_translate(&line1_int, &v);
+       DEBUG(E_TRAJECTORY, "translate line1 by %2.2f,%2.2f", v.x, v.y);
 
-       /* translate line2 */
+       /* translate line2_int */
        v.x = intersect.x - pt2.x;
        v.y = intersect.y - pt2.y;
-       if (a_rad > 0)
+       if (alpha_rad < 0)
                vect_rot_trigo(&v);
        else
                vect_rot_retro(&v);
        vect_resize(&v, d_mm);
-       line_translate(&line2, &v);
+       line_translate(&line2_int, &v);
+       DEBUG(E_TRAJECTORY, "translate line2 by %2.2f,%2.2f", v.x, v.y);
 
        /* find the center of the circle, at the intersection of the
         * new translated lines */
-       if (intersect_line(&line1, &line2, &center) != 1) {
+       if (intersect_line(&line1_int, &line2_int, &center) != 1) {
                DEBUG(E_TRAJECTORY, "cannot find circle center");
                return -1;
        }
        DEBUG(E_TRAJECTORY, "center=(%2.2f,%2.2f)", center.x, center.y);
 
-       /* project center of circle on line1 */
-       proj_pt_line(&center, &line1, &proj);
-       DEBUG(E_TRAJECTORY, "proj=(%2.2f,%2.2f)", proj.x, proj.y);
+       /* M is the same point than xm, ym but in absolute coords */
+       if (alpha_rad < 0) {
+               M.x = center.x + cos(a_rad + M_PI/2 + tau) * R_mm;
+               M.y = center.y + sin(a_rad + M_PI/2 + tau) * R_mm;
+       }
+       else {
+               M.x = center.x + cos(a_rad - M_PI/2 + tau) * R_mm;
+               M.y = center.y + sin(a_rad - M_PI/2 + tau) * R_mm;
+       }
+       DEBUG(E_TRAJECTORY, "absolute M = (%2.2f, %2.2f)", M.x, M.y);
+
+       /* project M on line 1 */
+       proj_pt_line(&M, &line1, &proj);
+       DEBUG(E_TRAJECTORY, "proj M = (%2.2f, %2.2f)", proj.x, proj.y);
 
        /* process remaining distance before start turning */
-       remain_d_mm = d_inter_mm - (pt_norm(&proj, &intersect) + d_mm);
+       remain_d_mm = d_inter_mm - (pt_norm(&proj, &intersect) + xm);
        DEBUG(E_TRAJECTORY, "remain_d=%2.2f", remain_d_mm);
        if (remain_d_mm < 0) {
                DEBUG(E_TRAJECTORY, "too late, cannot turn");
@@ -966,6 +995,7 @@ static uint8_t calc_clitoid(struct trajectory *traj,
        return 0;
 }
 
+/* after the line, start the clothoid */
 static void start_clitoid(struct trajectory *traj)
 {
        double Aa = traj->target.line.Aa;
@@ -975,12 +1005,14 @@ static void start_clitoid(struct trajectory *traj)
        double d;
 
        delete_event(traj);
+       DEBUG(E_TRAJECTORY, "%s() Va=%2.2f Aa=%2.2f",
+             __FUNCTION__, Va, Aa);
        traj->state = RUNNING_CLITOID_CURVE;
-       set_quadramp_acc(traj, Aa, Aa);
-       set_quadramp_speed(traj, Va, Va);
-       d = R_mm * a_rad;
-       d *= 2.; /* margin to avoid deceleration */
+       d = fabs(R_mm * a_rad);
+       d *= 3.; /* margin to avoid deceleration */
        trajectory_d_a_rel(traj, d, DEG(a_rad));
+       set_quadramp_acc(traj, traj->d_acc, Aa);
+       set_quadramp_speed(traj, traj->d_speed, Va);
 }
 
 
@@ -994,7 +1026,7 @@ static void start_clitoid(struct trajectory *traj)
  * the function assumes that the initial linear speed is Vd and
  * angular speed is 0.
  *
- * - x,y,a: starting position
+ * - x,y,a_deg: starting position
  * - advance: parameter for line following
  * - alpha: total angle
  * - beta: circular part of angle (lower than alpha)
@@ -1008,27 +1040,32 @@ static void start_clitoid(struct trajectory *traj)
  * background.
  */
 int8_t trajectory_clitoid(struct trajectory *traj,
-                         double x, double y, double a, double advance,
+                         double x, double y, double a_deg, double advance,
                          double alpha_deg, double beta_deg, double R_mm,
-                         double Vd, double d_inter_mm)
+                         double d_inter_mm)
 {
-       double remain = 0, Aa = 0, Va = 0;
+       double remain = 0, Aa = 0, Va = 0, Vd;
        double turnx, turny;
+       double a_rad = RAD(a_deg);
 
-       if (calc_clitoid(traj, x, y, a, alpha_deg, beta_deg, R_mm,
+       Vd = traj->d_speed;
+       if (calc_clitoid(traj, x, y, a_rad, alpha_deg, beta_deg, R_mm,
                         Vd, traj->a_acc, d_inter_mm,
                         &Aa, &Va, &remain) < 0)
                return -1;
 
        delete_event(traj);
-       turnx = x + cos(a) * remain;
-       turny = y + sin(a) * remain;
+       turnx = x + cos(a_rad) * remain;
+       turny = y + sin(a_rad) * remain;
        traj->target.line.Aa = Aa;
        traj->target.line.Va = Va;
        traj->target.line.alpha = RAD(alpha_deg);
        traj->target.line.R = R_mm;
        traj->target.line.turn_pt.x = turnx;
        traj->target.line.turn_pt.y = turny;
+       DEBUG(E_TRAJECTORY, "%s() turn_pt=%2.2f,%2.2f",
+             __FUNCTION__, turnx, turny);
+
        __trajectory_line_abs(traj, x, y, turnx, turny,
                              advance);
        traj->state = RUNNING_CLITOID_LINE;