轮腿机器人调试与代码实现补充

MATLAB 辅助工具

电机配置细节

轮毂电机

采用转矩闭环模式，协议参考官方文档。驱动回复协议需正确解析以确认状态。

关节电机

采用 MIT 模式。零点设置在下限位处，此时各电机处于零点位置，车子姿态需符合设计预期。

代码调试流程

调试前建议在 MATLAB 中完成参数计算。以腿长 0.24m 为例，在命令行输入 K = get_k_length(0.24) 获取结果。

进入主循环更新数据时，需注意左右腿坐标系方向相反。例如获取底盘 Pitch 角度，右腿前倾时陀螺仪反馈为正，左腿模型则需加负号。

// 更新 Pitch 逻辑示意
if (leg == LEFT) {
    pitch_angle = -gyro_pitch;
}

Yaw 角度处理同样关键，需将陀螺仪反馈的 -180~180 映射到 0~360 度，避免过零突变。

在 chassisR_task 初始化阶段，需获取遥控器指针、电机反馈、陀螺仪角速度及角度指针，并赋值杆长、初始化 PID。

// LQR_KK 数组粘贴示例
float LQR_KK[12] = { /* 从 MATLAB 获取的值 */ };

转向控制

底盘循环中，先通过循环限幅函数将 Yaw 目标值限制在 0~360°，再通过过零处理函数消除突变。利用 PD 控制器计算转向力矩 wz_set，叠加到左右轮轮毂力矩上实现差速转向。

chassis_move.wheel_motor[1].wheel_T += wz_set;
chassis_move.wheel_motor[0].wheel_T += wz_set;

腿部解算

仿照右腿模型处理左腿。在得到 Tp 和 F0 后，通过 VMC_calc_2 计算前后关节电机输出力矩并转换为转矩电流。

加入腿长控制器：

vmc_leg_right.F0 = 10.0f/arm_cos_f32(vmc_leg_right.theta) + PID_calc(&LegR_Pid, vmc_leg_right.L0, 0.24f);

最后计算中心轴髋关节输出力矩及轮毂电机的 LQR 计算力矩。

核心调试：极性判定

这是最耗时的环节。务必使用 Keil Debug 工具观测变量，手动代入几组数据验证数值是否正确。

一阶倒立摆（板凳模型）

先将腿位置固定，整车作为一阶倒立摆调试。当板凳模型调好，轮毂的 ob_lqr.lqr[0]~lqr[5] 极性即正确。这些项极性应保持一致，全为正或全为负。

// 观察结构体
ob_lqr.lqr[0] = LQR_KK[0] * (vmc_leg_right.theta - 0.0f);
ob_lqr.lqr[1] = LQR_KK[1] * (vmc_leg_right.d_theta - 0.0f);
ob_lqr.lqr[2] = LQR_KK[2] * (chassis_move.x_filter - 0);
ob_lqr.lqr[3] = LQR_KK[3] * (chassis_move.v_filter - 0);
ob_lqr.lqr[4] = -LQR_KK[4] * (chassis_move.myPithR - 0.0f);
ob_lqr.lqr[5] = -LQR_KK[5] * (chassis_move.myPithGyroR - 0.0f);
chassis_move.wheel_motor[1].wheel_T = ob_lqr.lqr[0] + ... + ob_lqr.lqr[5];

二阶倒立摆模型

在板凳模型基础上调试关节电机，设为 MIT 模式。

1. 保留 ob_leg_r.lqr[0]~lqr[1]，注释掉位移和速度项。此时车子前倾腿往前蹬，后倾腿往后蹬。
2. 保留 ob_leg_r.lqr[4]~lqr[5]，此时车子前倾腿往后蹬，后倾腿往前蹬。
3. 组合使用，去掉位移和速度项，结合轮毂 LQR，车子可保持平稳。

注意： 关节电机的位移项极性与速度项一致，速度项极性与 chassis_move.myPithR 一致。vmc_leg_right.theta 与陀螺仪放置方向有关，调试时需反复核对。

未来优化方向

电控方面，当前已完成平衡、平移及转向。后续可增加跳跃、不同腿长拟合、Roll 轴补偿、打滑检测及离地检测等算法。

机械方面，关节轴系可参考自行车碗组结构，减少高强度跳跃下的自锁螺母松动及车轮外八现象。