Juan/RoboticaPython
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Puesto el IMU funcionando bien y con distancias

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Juan
2026-05-21 11:34:08 -05:00
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main.py
+159 -32
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@@ -97,49 +97,99 @@ def cmd_a_velocidad(cmd: str) -> tuple[float, float]:
# ── Dibujar mapa 2D ──────────────────────────────────────────────────────────────
def dibujar_mapa(x: float, y: float, theta: float) -> np.ndarray:
# FOV horizontal de la RealSense D415 (profundidad) en radianes
CAMARA_FOV_RAD = math.radians(69)
def dibujar_mapa(x: float, y: float, theta: float,
escaner: np.ndarray | None = None) -> np.ndarray:
global _mapa_base
# Construir fondo solo la primera vez
if _mapa_base is None:
_mapa_base = _construir_base()
# Posición en píxeles
# Posición del robot en píxeles
px = int(ORIGEN[0] + x * ESCALA)
py = int(ORIGEN[1] - y * ESCALA)
px_c = max(1, min(MAPA_W - 2, px))
py_c = max(1, min(MAPA_H - 2, py))
# Guardar punto de trayectoria con velocidad actual
trayectoria.append((px_c, py_c, robot.velocidad_ms))
# Guardar trayectoria (solo posición, sin velocidad)
trayectoria.append((px_c, py_c))
# ── Componer frame ─────────────────────────────────────────────────
# ── Componer frame ─────────────────────────────────────────────────────
mapa = _mapa_base.copy()
# Trayectoria con degradado temporal: gris viejo → cian brillante reciente
n = len(trayectoria)
for idx, (tx, ty, vel) in enumerate(trayectoria):
progreso = idx / max(n - 1, 1) # 0.0 (antiguo) → 1.0 (reciente)
# Color: de (50,50,80) gris-azul a (0,255,180) cian-verde
b = int(80 + progreso * (255 - 80))
g = int(50 + progreso * (255 - 50))
r = int(50 + progreso * (0 - 50))
radio_pt = 3 if progreso > 0.98 else (2 if progreso > 0.8 else 1)
cv2.circle(mapa, (tx, ty), radio_pt, (b, g, r), -1)
# ── Trayectoria del robot como línea continua ──────────────────────────
if len(trayectoria) >= 2:
pts = np.array(trayectoria, dtype=np.int32)
# Línea base (gris-azul)
cv2.polylines(mapa, [pts.reshape(-1, 1, 2)], False, (60, 90, 120), 1)
# Últimos 40 puntos en cian brillante para mostrar recorrido reciente
reciente = pts[-40:].reshape(-1, 1, 2)
cv2.polylines(mapa, [reciente], False, (0, 220, 160), 2)
# ── Robot ──────────────────────────────────────────────────────────────
# ── Campo de visión de la cámara (rayos 2D) ────────────────────────────
if escaner is not None and len(escaner) == 640:
N = 640
MAX_DIST_M = 4.5 # metros máximos a visualizar
PASO = 5 # dibujar 1 rayo cada 5 píxeles (128 rayos)
# Construir polígono del área visible (para rellenar con color)
pts_fov = [(px_c, py_c)]
for i in range(0, N, PASO):
d = float(escaner[i])
ang = theta + (0.5 - i / (N - 1.0)) * CAMARA_FOV_RAD
d_vis = min(d if 0.05 < d < MAX_DIST_M else MAX_DIST_M, MAX_DIST_M)
ex = int(px_c + math.cos(ang) * d_vis * ESCALA)
ey = int(py_c - math.sin(ang) * d_vis * ESCALA)
pts_fov.append((max(0, min(MAPA_W-1, ex)), max(0, min(MAPA_H-1, ey))))
pts_fov.append((px_c, py_c))
# Relleno semitransparente del área de visión (verde muy oscuro)
arr_fov = np.array(pts_fov, dtype=np.int32).reshape(-1, 1, 2)
overlay = mapa.copy()
cv2.fillPoly(overlay, [arr_fov], (0, 55, 25))
cv2.addWeighted(overlay, 0.30, mapa, 0.70, 0, mapa)
# Líneas de rayos individuales coloreadas por distancia
for i in range(0, N, PASO):
d = float(escaner[i])
if d < 0.05:
continue # lectura inválida
ang = theta + (0.5 - i / (N - 1.0)) * CAMARA_FOV_RAD
d_vis = min(d, MAX_DIST_M)
ex = int(px_c + math.cos(ang) * d_vis * ESCALA)
ey = int(py_c - math.sin(ang) * d_vis * ESCALA)
ex = max(0, min(MAPA_W - 1, ex))
ey = max(0, min(MAPA_H - 1, ey))
if d < evasor.dist_peligro:
color = (30, 40, 255) # rojo vivo — peligro
elif d < evasor.dist_precaucion:
color = (0, 165, 255) # naranja — precaución
elif d < evasor.dist_libre:
color = (0, 210, 120) # verde — libre
else:
color = (30, 100, 50) # verde oscuro — muy lejos
cv2.line(mapa, (px_c, py_c), (ex, ey), color, 1)
if d < evasor.dist_precaucion: # marcar hits cercanos
cv2.circle(mapa, (ex, ey), 3, color, -1)
# Contorno del FOV (borde blanco-azulado)
cv2.polylines(mapa, [arr_fov], True, (80, 130, 180), 1)
# ── Robot (encima de los rayos) ────────────────────────────────────────
radio = 12
# Sombra
cv2.circle(mapa, (px_c + 2, py_c + 2), radio + 2, (0, 0, 0), -1)
# Cuerpo amarillo-naranja
cv2.circle(mapa, (px_c + 2, py_c + 2), radio + 2, (0, 0, 0), -1) # sombra
cv2.circle(mapa, (px_c, py_c), radio, (0, 200, 255), -1)
cv2.circle(mapa, (px_c, py_c), radio, (0, 255, 255), 2)
# Flecha de dirección (más larga y gruesa)
fx = int(px_c + math.cos(theta) * radio * 2.2)
fy = int(py_c - math.sin(theta) * radio * 2.2)
cv2.arrowedLine(mapa, (px_c, py_c), (fx, fy), (255, 255, 255), 2, tipLength=0.35)
# ── Banner de calibración ─────────────────────────────────────────────────
# ── Banner de calibración ──────────────────────────────────────────────
if calibrando:
cv2.rectangle(mapa, (0, 0), (MAPA_W, 30), (0, 50, 110), -1)
cv2.putText(mapa, " CALIBRANDO — manten robot en reposo",
@@ -159,12 +209,14 @@ def dibujar_mapa(x: float, y: float, theta: float) -> np.ndarray:
(10, panel_y + 18), cv2.FONT_HERSHEY_SIMPLEX, 0.47,
(200, 220, 255), 1, cv2.LINE_AA)
# Fila 2: velocidad + IMU
# Fila 2: velocidad + IMU + modo de movimiento
modo_txt = "GIRANDO" if robot.en_giro else "AVANZANDO"
modo_color = (100, 160, 255) if robot.en_giro else (100, 255, 180)
vel_txt = (f"V={robot.velocidad_ms * 100:.1f} cm/s "
f"IMU={robot.theta_imu_deg:+.1f}°")
f"IMU={robot.theta_imu_deg:+.1f}° [{modo_txt}]")
cv2.putText(mapa, vel_txt,
(10, panel_y + 38), cv2.FONT_HERSHEY_SIMPLEX, 0.47,
(100, 255, 180), 1, cv2.LINE_AA)
modo_color, 1, cv2.LINE_AA)
# Fila 3: vel_max motores + estado evasor
ev = evasor.ultimo_estado
@@ -178,7 +230,20 @@ def dibujar_mapa(x: float, y: float, theta: float) -> np.ndarray:
return mapa
# ── Calibración asíncrona ─────────────────────────────────────────────────────
# ── Autopiloto: máquina de estados para giros de 30° ───────────────────────────
AUTO_LIBRE = "LIBRE" # avanzando según el evasor
AUTO_GIRANDO = "GIRANDO" # ejecutando un paso de giro de 30°
AUTO_CHECK = "CHECK" # detenido, evaluando si el camino quedó libre
PASO_GIRO_RAD = math.radians(30) # tamaño del paso de giro
TOLERANCIA_RAD = math.radians(4) # margen de llegada al ángulo objetivo
def _diff_angulo(a: float, b: float) -> float:
"""Diferencia normalizada (a - b) en el rango (-π, π]."""
return (a - b + math.pi) % (2 * math.pi) - math.pi
def lanzar_calibracion():
"""
Ejecuta la calibración en un hilo aparte para no bloquear el bucle principal.
@@ -213,6 +278,11 @@ def main():
modo_autonomo = False
hilo_calib = None
# ── Estado del autopiloto (máquina de giros de 30°) ───────────────────────
estado_auto = AUTO_LIBRE # estado actual de la máquina
theta_inicio = 0.0 # theta del IMU al iniciar el paso de giro
w_giro_actual = 0.0 # dirección del giro en curso (+/-)
try:
while True:
# Cámara: solo se usa para el evasor de obstáculos, sin mostrar video
@@ -222,17 +292,70 @@ def main():
estado = evasor.decidir_movimiento(escaner)
cmd = estado["comando"]
# Autopiloto — bloqueado durante calibración
# ── Autopiloto: máquina de estados ────────────────────────────────────────
if modo_autonomo and not calibrando:
v, w = cmd_a_velocidad(cmd)
robot.enviar_velocidad(v, w)
print(f"\r🤖 [{cmd}] — {estado['razon'][:55]:<55}", end="")
if estado_auto == AUTO_LIBRE:
# ── Camino despejado: seguir al evasor ─────────────────────
if cmd in (EvasorObstaculos.CMD_ADELANTE,
EvasorObstaculos.CMD_ADELANTE_LENTO,
EvasorObstaculos.CMD_RETROCEDER,
EvasorObstaculos.CMD_DETENIDO):
v, w = cmd_a_velocidad(cmd)
robot.enviar_velocidad(v, w)
print(f"\r🤖 [{cmd}] {estado['razon'][:50]:<50}", end="")
elif cmd in (EvasorObstaculos.CMD_GIRO_IZQ,
EvasorObstaculos.CMD_GIRO_DER):
# ── Obstáculo detectado: iniciar primer paso de 30° ──
_, w_giro_actual = cmd_a_velocidad(cmd)
theta_inicio = robot.theta
estado_auto = AUTO_GIRANDO
robot.enviar_velocidad(0.0, w_giro_actual)
print(f"\n🔄 Iniciando giro 30° (w={w_giro_actual:+.1f} rad/s)")
elif estado_auto == AUTO_GIRANDO:
# ── Girando: medir cuánto se ha rotado desde theta_inicio ──────
girado = abs(_diff_angulo(robot.theta, theta_inicio))
if girado >= PASO_GIRO_RAD - TOLERANCIA_RAD:
# Completó ~30° → detener y evaluar
robot.enviar_velocidad(0.0, 0.0)
estado_auto = AUTO_CHECK
print(f"\n✓ Giro completado ({math.degrees(girado):.0f}°). Evaluando camino...")
else:
# Continuar girando
robot.enviar_velocidad(0.0, w_giro_actual)
print(f"\r🔄 Girando... {math.degrees(girado):.0f}° / 30°", end="")
elif estado_auto == AUTO_CHECK:
# ── Verificar si el camino quedó libre ────────────────────
if cmd in (EvasorObstaculos.CMD_ADELANTE,
EvasorObstaculos.CMD_ADELANTE_LENTO):
# ¡Camino libre! Volver a avanzar
estado_auto = AUTO_LIBRE
v, w = cmd_a_velocidad(cmd)
robot.enviar_velocidad(v, w)
print(f"\n✅ Camino libre — avanzando")
elif cmd in (EvasorObstaculos.CMD_GIRO_IZQ,
EvasorObstaculos.CMD_GIRO_DER):
# Sigue bloqueado: otro paso de 30° en el mismo sentido
theta_inicio = robot.theta
estado_auto = AUTO_GIRANDO
robot.enviar_velocidad(0.0, w_giro_actual)
print(f"\n🔄 Sigue bloqueado — otro paso de 30°")
else: # RETROCEDER o DETENIDO
estado_auto = AUTO_LIBRE
v, w = cmd_a_velocidad(cmd)
robot.enviar_velocidad(v, w)
elif modo_autonomo and calibrando:
# Detener mientras calibra para no interferir
robot.enviar_velocidad(0.0, 0.0)
estado_auto = AUTO_LIBRE
# Mapa 2D
mapa = dibujar_mapa(robot.x, robot.y, robot.theta)
mapa = dibujar_mapa(robot.x, robot.y, robot.theta, escaner)
cv2.imshow("Mapa SLAM", mapa)
# Teclado
@@ -243,11 +366,15 @@ def main():
print("\n⚠️ Calibración en curso — espera antes de activar autopiloto.")
else:
print("\n🤖 AUTOPILOTO ON")
estado_auto = AUTO_LIBRE
theta_inicio = robot.theta
w_giro_actual = 0.0
modo_autonomo = True
elif tecla == ord('m'):
print("\n🛑 MODO MANUAL")
modo_autonomo = False
estado_auto = AUTO_LIBRE
robot.enviar_velocidad(0.0, 0.0)
elif tecla == ord('c'):
modulo_esp32.py
+60 -20
View File
@@ -34,6 +34,12 @@ class ChasisESP32:
# M1=FL, M2=FR, M3=RL, M4=RR
_VEL_MAX_TICKS = [200.0, 200.0, 200.0, 200.0]
# Umbral de asimetría de encoders para considerar que el robot está girando.
# ratio = |d_der - d_izq| / (|d_izq| + |d_der|)
# 0.0 = completamente recto, 1.0 = giro puro (ruedas opuestas)
# Si ratio > RATIO_GIRO_PURO → modo giro (no actualiza x, y, velocidad)
RATIO_GIRO_PURO = 0.55 # 55% de asimetría indica giro
def __init__(self, puerto: str = '/dev/ttyAMA0', baudrate: int = 921600,
imu=None):
"""
@@ -64,6 +70,9 @@ class ChasisESP32:
self._velocidad_ms = 0.0
self._t_anterior = None # tiempo (perf_counter) de la última trama T:
# True cuando el robot está en fase de giro (encoders asimétricos)
self._en_giro = False
# ── Velocidad máxima (promedio por lado) ───────────────────────────────────
@property
def vel_max_izq(self) -> float:
@@ -113,30 +122,50 @@ class ChasisESP32:
delta = [ticks_actuales[i] - self.ticks_anteriores[i] for i in range(4)]
self.ticks_anteriores = ticks_actuales
# ── Traslación: 100% encoders ─────────────────────────────────────
# Cada lado promedia sus dos motores (delantero + trasero)
# ── ZUPT (Zero Velocity Update) ──────────────────────────────────────
# Si TODOS los ticks son cero, el robot está completamente quieto.
# El IMU igual acumula drift (~1°/rato). Re-sincronizamos el ángulo
# del IMU al theta actual conocido para absorber ese drift.
# No se actualiza x, y ni theta.
if all(d == 0 for d in delta):
if self._imu is not None:
self._imu.resetear_angulo(self.theta)
self._velocidad_ms = 0.0
self._en_giro = False
return True
# Desplazamiento de cada lado (metros)
# M1(FL) y M3(RL) → izquierda | M2(FR) y M4(RR) → derecha
d_izq = ((delta[0] + delta[2]) / 2.0) * self.METROS_POR_TICK
d_der = ((delta[1] + delta[3]) / 2.0) * self.METROS_POR_TICK
d_centro = (d_izq + d_der) / 2.0
# Velocidad lineal (m/s) con Δt real entre tramas
if dt > 0:
self._velocidad_ms = d_centro / dt
# ── Detectar fase: GIRANDO vs AVANZANDO ──────────────────────────────
d_magnitud = abs(d_izq) + abs(d_der)
if d_magnitud > 1e-6:
ratio = abs(d_der - d_izq) / d_magnitud
self._en_giro = ratio > self.RATIO_GIRO_PURO
else:
self._en_giro = False
# ── Rotación: 100% IMU (o diferencial de encoders si no hay IMU) ──
# ── Rotación: SIEMPRE 100% del IMU ──────────────────────────────────
if self._imu is not None:
theta_nuevo = self._imu.theta_rad
else:
d_theta = (d_der - d_izq) / self.ANCHO_EJE
theta_nuevo = self.theta + d_theta
# ── Posición: integrar d_centro en la dirección del IMU ───────────
# Se usa el promedio de theta anterior y nuevo para mayor precisión
theta_medio = (self.theta + theta_nuevo) / 2.0
self.x += d_centro * math.cos(theta_medio)
self.y += d_centro * math.sin(theta_medio)
self.theta = theta_nuevo
# ── Traslación y velocidad: SOLO en fase AVANZANDO ──────────────────
if not self._en_giro:
if dt > 0:
self._velocidad_ms = d_centro / dt
theta_medio = (self.theta + theta_nuevo) / 2.0
self.x += d_centro * math.cos(theta_medio)
self.y += d_centro * math.sin(theta_medio)
else:
self._velocidad_ms = 0.0
self.theta = theta_nuevo
return True
# ── K: VEL_MAX calibrada por el ESP32 ─────────────────────────────────
@@ -166,9 +195,14 @@ class ChasisESP32:
# ── Propiedades de diagnóstico ─────────────────────────────────────────────
@property
def en_giro(self) -> bool:
"""True cuando los encoders detectan que el robot está girando (no avanzando)."""
return self._en_giro
@property
def velocidad_ms(self) -> float:
"""Velocidad lineal actual en m/s (calculada desde los ticks de encoders)."""
"""Velocidad lineal actual en m/s (0 durante giros)."""
return self._velocidad_ms
@property
@@ -183,20 +217,26 @@ class ChasisESP32:
"""
Convierte velocidad lineal (m/s) y angular (rad/s) al protocolo M:.
Movimiento por fases (GIRO luego AVANCE):
Si se reciben v y w ambos distintos de cero, se descarta v y se
ejecuta solo el giro. En el siguiente frame, cuando w=0, se avanza.
Esto garantiza que nunca se combinen rotación y traslación simultáneas.
Cinemática diferencial:
v_izq = v - w * (ANCHO_EJE / 2)
v_der = v + w * (ANCHO_EJE / 2)
Cada rueda se envía con:
s = signo (-1, 0, 1)
f = |vel_rueda_ticks| / VEL_MAX_TICKS del motor (0.0 – 1.0)
Trama resultante:
M:s1,f1,s2,f2,s3,f3,s4,f4\\n
"""
if not self.puerto:
return
# ── Movimiento por fases: GIRO tiene prioridad sobre AVANCE ───────────
UMBRAL_V = 0.01 # m/s mínimo considerado "intención de avanzar"
UMBRAL_W = 0.05 # rad/s mínimo considerado "intención de girar"
if abs(w) > UMBRAL_W and abs(v) > UMBRAL_V:
# Ambos pedidos: ejecutar solo el giro, ignorar v este frame
logger.debug("Fase giro primero: v=%.3f ignorado (w=%.3f)", v, w)
v = 0.0
# Velocidades en m/s para cada lado
v_izq_ms = v - w * (self.ANCHO_EJE / 2.0)
v_der_ms = v + w * (self.ANCHO_EJE / 2.0)