06 Depuração e calibração

Usuários de unidades prontas podem pular esta página: a fábrica calibra e verifica cada unidade. Refaça estes passos apenas após substituir um servo/IMU, remontar um horn, ou quando suspeitar que uma atualização de firmware perturbou a calibração.

Esta é a verificação funcional e calibração do robô completo após a montagem, a gravação e a zeragem; percorra-a em ordem antes de usar o robô.

Alimentação durante a depuração: o USB transporta apenas dados seriais. c precisa somente da IMU (os servos podem ficar sem alimentação); t / z / e precisam do trilho de 5 V dos servos ligado. Se você não quiser o ESP32 alimentado por duas fontes, desconecte o ramo de 5 V para o ESP32, alimente-o somente pelo USB e deixe a fonte de 5 V alimentar apenas os servos — uma configuração normal, veja a página 04, seção 4.4.

6.1 Abra a porta serial e leia a telemetria

Na pasta SR-Support com o .venv ativado, abra a porta serial (COM27 é a sua porta):

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

(As ferramentas seriais / o download do UartAssist para Windows estão na página 03, seção 3.3.)

Após abrir a porta, se a placa acabou de ser energizada ou você pressionou RST, você verá primeiro o log de inicialização; se não houver log de inicialização, pressione RST uma vez. Depois, uma linha de telemetria a 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	Como ler
up	Vetor "para cima" do mundo em coordenadas do corpo (x para frente, y para a esquerda, z para cima)	em pé (0,0,1), tilt≈0°; poses deitadas em 6.5 (por exemplo, (-1,0,0)=pitch_pos)
w	Velocidade angular (rad/s)	≈0 quando parado; diferente de zero ao se levantar/rolar; a condição de queda exige `
q	Ângulos de comando atuais das juntas (ombro, cotovelo, rad; sem realimentação)	q=0 é braço vertical; ombro + → braço grande na direção −Y, cotovelo + → antebraço na direção +X
qd	Taxas de comando das juntas	raramente necessário
mode	Modo de execução	run / hold / manual / auto

Exemplos de leituras (janela do 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 é o ângulo entre o vetor "para cima" e a vertical (a partir de up_z); 0° significa totalmente em pé.

Se o fluxo rolante for difícil de ler, use a janela ao vivo de linhas fixas (os comandos continuam funcionando):

python tools/hw_watch.py --port COM27

Ela redesenha no próprio local o up/tilt, a velocidade angular, os ângulos das juntas, o modo e o último evento; digite em cmd> e pressione Enter para enviar um comando, e os eventos também são anexados a logs/hw_watch.log. Para uma execução completa de endireitamento em que cada linha bruta importa, continue usando pio device monitor ou tools/hw_monitor.py (o último grava um resumo no log a cada 5 s).

Como enviar comandos seriais: mantenha o monitor aberto e digite o comando seguido de Enter (comandos de um único caractere não precisam de aspas). Comandos usados nesta 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)

A tabela completa de comandos está na página 03, seção 3.4.

Script rápido de autoverificação (feche primeiro o monitor serial para liberar a porta):

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

O primeiro comando lê 0.6 s de telemetria; durante --tilt 8, incline o robô manualmente e ele imprime as faixas de up/giroscópio e a faixa de tilt, o que revela uma IMU travada ou mal orientada.

6.2 Verificações e calibração da IMU

c faz duas coisas:

1. Bias de zero do giroscópio: faz a média de 200 amostras paradas (cerca de 2 s) no offset de taxa zero; isso é usado no ciclo de energia atual e é refeito automaticamente a cada inicialização;
2. Zero do acelerômetro: a partir das mesmas amostras, calcula a média do vetor gravidade, exigindo que o robô esteja nivelado (gravidade inteiramente em +Z), faz uma verificação de sanidade e armazena na NVS (recarregado na inicialização).

Procedimento (a alimentação dos servos não é necessária):

1. Primeiro faça a verificação mecânica da orientação da página 04, seção 4.5 (eixo do ombro para o −Y da IMU, eixo do cotovelo para o +X da IMU);

2. Coloque o robô em pé sobre uma mesa NIVELADA, sem tocá-lo, com os cabos sem tração;

3. Digite c e pressione Enter no monitor serial ou no cmd> do hw_watch:

   c

4. Fique imóvel por cerca de 2 s; em caso de sucesso, imprime:

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

5. accel cal rejected: |a|=... significa que o robô não estava nivelado ou não estava parado (a norma da gravidade está a mais de 1.5 m/s² de 9.8); o bias é mantido inalterado — reposicione e envie c novamente.

Verificação:

• Incline lentamente para a esquerda/direita e para frente/trás: os componentes x/y de up devem acompanhar suavemente; se uma direção estiver invertida, envie i / j para inverter o sinal do eixo da IMU e execute c novamente;
• Deite o robô e espere 2 s: up deve corresponder à tabela de poses deitadas em 6.5 (por exemplo, (0,-1,0) = roll_neg) com a face da base plana;
• Um tilt persistente de 5°+ enquanto deitado geralmente indica que o zero do acelerômetro está errado — refaça esta seção.

Unidades prontas são calibradas na fábrica (valores armazenados na NVS); refaça isto apenas após substituir/remontar a IMU ou quando a pose deitada estiver visivelmente inclinada. c calibra apenas a IMU — ele não altera o zero dos servos (isso é a página 05).

Se você usou comandos manuais antes de calibrar (a telemetria termina em manual), c deixa o robô em hold/manual e a condição de queda não iniciará um endireitamento; mantenha-o em pé e envie g para retomar, ou reinicie a placa.

6.3 Verificações dos servos e autoteste de direção

Verificação	Método	Esperado
Centros	k	centers: shoulder 1681 us, elbow 1456 us (valores do centro visual gravados em 2026-11; rezerar conforme a página 05)
Ajuste do ombro	o / p (±10 µs)	Braço vertical em q=0
Direção	m 0.5 0 / m 0 0.5	Ombro + → braço grande na direção −Y; cotovelo + → antebraço na direção +X
Inversão de sinal	v (ombro) / b (cotovelo)	Apenas se uma direção estiver invertida
Autoteste	t	Movimento pequeno nas duas juntas, depois centraliza
Neutro	m 0 0 ou r	Braço vertical

Limites das juntas:

• Comandos manuais do ombro [-1.85, +1.82] rad; cotovelo mecânico ±1.55 rad (alcançável pelo executor);
• Comandos manuais m limitam o cotovelo a [-0.90, +0.70] rad;
• Saída PWM de 500–2500 µs a 50 Hz.

Digite estes comandos um a um na caixa de envio do monitor/assistente serial (Enter após cada um):

t
k
m 0.5 0
m 0 0.5
m 0 0

Confirme: ombro q>0 → braço grande na direção −Y; cotovelo q>0 → antebraço na direção +X. Direção errada: inverta com v / b, ou remonte o horn.

6.4 Verificação de centralização

Gravado na fábrica (ombro 1681 µs / cotovelo 1456 µs) — dispensável para uma unidade pronta. Em um build DIY isso já foi feito com a calibração de zero da página 05 e os valores gravados no config.h (regrave se mudaram); aqui basta executar k para confirmar que os centros correspondem aos valores gravados. Volte à página 05 apenas após reindexar um horn, remontar, ou se o braço deixar de repousar no centro visual.

6.5 As quatro poses deitadas e a condição de queda

Pose	up no monitor	Significado físico
pitch_pos	(-1, 0, 0)	O topo do corpo aponta para +X
pitch_neg	(+1, 0, 0)	O topo do corpo aponta para −X
roll_pos	(0, +1, 0)	O topo do corpo aponta para −Y
roll_neg	(0, -1, 0)	O topo do corpo aponta para +Y

Condição de queda (firmware):

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

Só então ele imprime getup start pose=... e começa. Portanto, posicione o robô, solte-o e mantenha-o parado por ~0.5 s; balançá-lo logo após posicionar geralmente significa que uma mão ainda o está tocando ou que o corpo ainda está rolando.

Verificação: coloque o robô em cada uma das quatro poses, solte e mantenha parado; em até 0.5 s o log serial deve mostrar getup start pose=<matching pose>.

6.6 Critérios de conclusão

• [ ] c imprime accel bias ... (saved);
• [ ] t mostra as direções corretas nas duas juntas;
• [ ] k corresponde aos centros gravados (ou você rezerou conforme a página 05 e gravou);
• [ ] as quatro poses deitadas acionam getup start.

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