06 Depuración y calibración

Los usuarios de unidad acabada pueden omitir esta página: la fábrica calibra y verifica cada unidad. Repite estos pasos solo tras sustituir un servo/IMU, remontar un brazo de servo, o cuando se sospeche que una actualización de firmware ha alterado la calibración.

Esta es la comprobación funcional y calibración del robot completo tras el montaje, el flasheo y la puesta a cero; recórrela en orden antes de usar el robot.

Alimentación durante la depuración: el USB solo lleva datos serie. c necesita únicamente la IMU (los servos pueden estar sin alimentar); t / z / e necesitan el riel de servos de 5 V encendido. Si no quieres que el ESP32 reciba de dos fuentes, desconecta la rama de 5 V al ESP32, aliméntalo solo por USB y deja que la fuente de 5 V alimente únicamente los servos: es una configuración normal, véase la página 04, sección 4.4.

6.1 Abrir el puerto serie y leer la telemetría

En la carpeta SR-Support con .venv activado, abre el puerto serie (COM27 es tu puerto):

pio device monitor --rts 0 --dtr 0 -b 115200 -p COM27

(Las herramientas serie / la descarga de UartAssist para Windows están en la página 03, sección 3.3.)

Tras abrir el puerto, si la placa acaba de encenderse o pulsaste RST verás primero el registro de arranque; si no hay registro de arranque, pulsa RST una vez. Después, una línea de telemetría cada 250 ms:

IMU version 1.1.2
autorun on: get-up waits for a fall
up -0.01 +0.02 +1.00 | w  0.0  0.0  0.0 | q +0.00 +0.00 | qd  0.0  0.0 | run

Campo	Significado	Cómo leerlo
up	Vector «arriba» del mundo en coordenadas del cuerpo (x adelante, y izquierda, z arriba)	vertical (0,0,1), inclinación≈0°; posturas tumbadas en 6.5 (p. ej. (-1,0,0)=pitch_pos)
w	Velocidad angular (rad/s)	≈0 en reposo; distinta de cero al levantarse/rodar; la condición de caída necesita `
q	Ángulos de consigna articulares actuales (hombro, codo, rad; sin realimentación)	q=0 es brazo vertical; hombro + → brazo grande hacia −Y, codo + → antebrazo hacia +X
qd	Velocidades de consigna articulares	rara vez necesarias
mode	Modo de ejecución	run / hold / manual / auto

Lecturas de ejemplo (ventana de hw_watch):

up  x+0.00 y+0.00 z+1.00 tilt  0.0   # upright
up  x-1.00 y+0.00 z+0.00            # pitch_pos: top points +X
w   +0.0 +0.0 +0.0 rad/s |w| 0.0    # still
q   sh +0.00 el +0.00 mode hold     # arm vertical, idle

tilt es el ángulo entre el vector «arriba» y la vertical (a partir de up_z); 0° significa completamente vertical.

Si el flujo que va pasando es difícil de leer, usa la ventana en vivo de línea fija (los comandos siguen funcionando):

python tools/hw_watch.py --port COM27

Redibuja en el sitio up/inclinación, velocidad angular, ángulos articulares, modo y el último evento; escribe en cmd> y pulsa Intro para enviar un comando, y los eventos también se añaden a logs/hw_watch.log. Para una ejecución de incorporación completa en la que importa cada línea cruda, sigue usando pio device monitor o tools/hw_monitor.py (este último escribe un resumen en el registro cada 5 s).

Cómo enviar comandos por puerto serie: mantén abierto el monitor y escribe el comando seguido de Intro (los comandos de un solo carácter no necesitan comillas). Comandos usados en esta página:

c        # gyro + accel calibration (robot level and still)
t        # servo self-test
k        # read both servo center pulses
m 0.5 0  # manual shoulder direction test
i / j    # flip IMU X / Y signs (only if a direction is reversed)

La tabla completa de comandos está en la página 03, sección 3.4.

Script de autocomprobación rápida (cierra antes el monitor serie para liberar el puerto):

python tools/hw_check.py --port COM27
python tools/hw_check.py --port COM27 --tilt 8

El primer comando lee 0.6 s de telemetría; durante --tilt 8, inclina el robot a mano y el script imprime los rangos de up/giroscopio y el rango de inclinación, lo que revela una IMU bloqueada o mal orientada.

6.2 Comprobaciones y calibración de la IMU

c hace dos cosas:

1. Sesgo cero del giroscopio: promedia 200 muestras en reposo (unos 2 s) en el desfase de velocidad cero; se usa para el ciclo de alimentación actual y se rehace automáticamente en cada arranque;
2. Cero del acelerómetro: a partir de las mismas muestras promedia el vector de gravedad, exige que el robot esté nivelado (gravedad enteramente en +Z), lo valida y lo guarda en NVS (se recarga al arrancar).

Procedimiento (no hace falta alimentar los servos):

1. Haz primero la comprobación de orientación mecánica de la página 04, sección 4.5 (eje del hombro hacia −Y de la IMU, eje del codo hacia +X de la IMU);

2. Coloca el robot en posición vertical sobre una mesa NIVELADA, sin tocarlo y sin cables que tiren;

3. Escribe c y pulsa Intro en el monitor serie o en el cmd> de hw_watch:

   c

4. Permanece quieto unos 2 s; el éxito imprime:

   gyro bias (rad/s): ...
   accel bias (m/s^2): ... (saved)
   calibration done; hold

5. accel cal rejected: |a|=... significa que el robot no estaba nivelado o no estaba quieto (la norma de la gravedad se aleja más de 1.5 m/s² de 9.8); el sesgo queda sin cambiar: vuelve a colocarlo y reenvía c.

Verificación:

• Inclina lentamente a izquierda/derecha y adelante/atrás: las componentes x/y de up deben seguir el movimiento con suavidad; si una dirección está invertida, envía i / j para invertir el signo del eje de la IMU y ejecuta c de nuevo;
• Tumba el robot y espera 2 s: up debe coincidir con la tabla de posturas tumbadas de 6.5 (p. ej. (0,-1,0) = roll_neg) con la cara de la base plana;
• Una inclinación persistente de 5° o más estando tumbado suele significar que el cero del acelerómetro está mal: repite esta sección.

Las unidades acabadas se calibran en fábrica (guardado en NVS); repite esto solo tras sustituir/remontar la IMU o cuando la postura tumbada se vea claramente inclinada. c solo calibra la IMU: no cambia el cero de los servos (eso es la página 05).

Si usaste comandos manuales antes de calibrar (la telemetría termina en manual), c deja el robot en hold/manual y la condición de caída no iniciará una incorporación; mantenlo vertical y envía g para reanudar, o reinicia la placa.

6.3 Comprobaciones de los servos y autoprueba de direcciones

Comprobación	Método	Esperado
Centros	k	centers: shoulder 1681 us, elbow 1456 us (valores de centro visual grabados en 2026-11; vuelve a poner a cero según la página 05)
Ajuste fino del hombro	o / p (±10 µs)	Brazo vertical con q=0
Dirección	m 0.5 0 / m 0 0.5	Hombro + → brazo grande hacia −Y; codo + → antebrazo hacia +X
Inversión de signo	v (hombro) / b (codo)	Solo si una dirección está invertida
Autoprueba	t	Movimiento pequeño en ambas articulaciones y luego centro
Punto neutro	m 0 0 o r	Brazo vertical

Límites articulares:

• Comandos manuales de hombro [-1.85, +1.82] rad; codo mecánico ±1.55 rad (alcanzable por el ejecutor);
• Los comandos manuales m recortan el codo a [-0.90, +0.70] rad;
• Salida PWM de 500–2500 µs a 50 Hz.

Escríbelos uno a uno en el cuadro de envío del monitor/asistente serie (Intro tras cada uno):

t
k
m 0.5 0
m 0 0.5
m 0 0

Confirma: hombro q>0 → brazo grande hacia −Y; codo q>0 → antebrazo hacia +X. Dirección incorrecta: inviértela con v / b, o vuelve a montar el brazo de servo.

6.4 Comprobación del centro

Grabado en fábrica (hombro 1681 µs / codo 1456 µs): opcional para una unidad de fábrica. En un montaje DIY ya se hizo con la calibración de punto cero de la página 05 y los valores se grabaron en config.h (vuelve a flashear si cambiaron); aquí basta ejecutar k para confirmar que los centros coinciden con los valores grabados. Vuelve a la página 05 solo tras reindexar un brazo de servo, remontar, o si el brazo ya no descansa en el centro visual.

6.5 Cuatro posturas tumbadas y la condición de caída

Postura	up en el monitor	Significado físico
pitch_pos	(-1, 0, 0)	La parte superior del cuerpo apunta hacia +X
pitch_neg	(+1, 0, 0)	La parte superior del cuerpo apunta hacia −X
roll_pos	(0, +1, 0)	La parte superior del cuerpo apunta hacia −Y
roll_neg	(0, -1, 0)	La parte superior del cuerpo apunta hacia +Y

Condición de la condición de caída (firmware):

up_z < 0.30 and |ω| < 0.9 rad/s for 25 consecutive ticks (0.5 s)

Solo entonces imprime getup start pose=... y comienza. Así que coloca el robot, suéltalo y déjalo quieto ~0.5 s; agitarlo justo después de colocarlo suele significar que una mano aún lo toca o que el cuerpo sigue rodando.

Comprobación: coloca el robot en cada una de las cuatro posturas, suelta y mantén quieto; en 0.5 s el registro serie debe mostrar getup start pose=<matching pose>.

6.6 Criterios de finalización

• [ ] c imprime accel bias ... (saved);
• [ ] t muestra direcciones correctas en ambas articulaciones;
• [ ] k coincide con los centros grabados (o volviste a poner a cero según la página 05 y lo grabaste);
• [ ] las cuatro posturas tumbadas disparan getup start.

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