06 Depuração e calibração

Os utilizadores de unidades acabadas podem saltar esta página: a fábrica calibra e verifica cada unidade. Repita estes passos apenas após substituir um servo/IMU, remontar um horn, ou quando se 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 o ponto zero; percorra-a por ordem antes de utilizar o robô.

Alimentação durante a depuração: o USB transporta apenas dados de série. O c só precisa da IMU (os servos podem ficar sem alimentação); o t / z / e precisam do barramento de 5 V dos servos ligado. Se não quiser o ESP32 alimentado por duas fontes, desligue o ramo de 5 V para o ESP32, alimente-o apenas por USB e deixe a fonte de 5 V alimentar só os servos — uma configuração normal, ver página 04, secção 4.4.

6.1 Abrir a porta série e ler a telemetria

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

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

(As ferramentas de série / a transferência do UartAssist para Windows estão na página 03, secção 3.3.)

Após abrir a porta, se a placa acabou de ser ligada ou se premiu RST, verá primeiro o registo de arranque; se não houver registo de arranque, prima 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 up do mundo em coordenadas do corpo (x para a frente, y para a esquerda, z para cima)	na vertical (0,0,1), tilt≈0°; posturas deitadas em 6.5 (por exemplo, (-1,0,0)=pitch_pos)
w	Velocidade angular (rad/s)	≈0 em repouso; não nula durante o levantamento/rolamento; a condição de queda exige `
q	Ângulos de comando atuais das juntas (ombro, cotovelo, rad; sem realimentação)	q=0 é o braço vertical; ombro + → braço grande para −Y, cotovelo + → antebraço para +X
qd	Taxas de comando das juntas	raramente necessário
mode	Modo de execução	run / hold / manual / auto

Exemplos de leitura (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

O tilt é o ângulo entre o vetor up e a vertical (a partir de up_z); 0° significa totalmente vertical.

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

python tools/hw_watch.py --port COM27

Redesenha no local o up/tilt, a velocidade angular, os ângulos das juntas, o modo e o último evento; escreva em cmd> e prima Enter para enviar um comando, e os eventos também são acrescentados a logs/hw_watch.log. Para uma execução completa de levantamento em que cada linha em bruto importa, continue a usar o pio device monitor ou o tools/hw_monitor.py (este último escreve um resumo no registo a cada 5 s).

Como enviar comandos série: mantenha o monitor aberto e escreva o comando seguido de Enter (os comandos de um único carácter 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, secção 3.4.

Script de autoverificação rápida (feche primeiro o monitor série para libertar 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 à mão e o script imprime os intervalos de up/giroscópio e o intervalo de tilt, o que revela uma IMU presa ou mal orientada.

6.2 Verificações e calibração da IMU

O c faz duas coisas:

1. Viés zero do giroscópio: faz a média de 200 amostras em repouso (cerca de 2 s) para o offset de taxa zero; é usado no ciclo de alimentação atual e é refeito automaticamente em cada arranque;
2. Zero do acelerómetro: a partir das mesmas amostras, faz a média do vetor gravidade, exigindo que o robô esteja nivelado (gravidade inteiramente em +Z), valida-o e guarda-o na NVS (recarregado no arranque).

Procedimento (a alimentação dos servos não é necessária):

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

2. Coloque o robô na vertical sobre uma mesa NIVELADA, sem mãos, sem cabos a puxar;

3. Escreva c e prima Enter no monitor série ou no cmd> do hw_watch:

   c

4. Fique imóvel cerca de 2 s; o 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 imóvel (a norma da gravidade afasta-se mais de 1.5 m/s² de 9.8); o viés fica inalterado — coloque-o de novo e reenvie c.

Verificação:

• Incline lentamente para a esquerda/direita e para a frente/trás: as componentes x/y do up têm de acompanhar suavemente; se uma direção estiver invertida, envie i / j para inverter o sinal do eixo da IMU e execute c de novo;
• Deite o robô e espere 2 s: o up tem de corresponder à tabela de posturas deitadas em 6.5 (por exemplo, (0,-1,0) = roll_neg) com a face da base apoiada;
• Um tilt persistente de 5° ou mais com o robô deitado normalmente significa que o zero do acelerómetro está errado — repita esta secção.

As unidades acabadas são calibradas na fábrica (guardado na NVS); repita isto apenas após substituir/remontar a IMU ou quando a postura deitada estiver visivelmente inclinada. O c só calibra a IMU — não altera o zero dos servos (isso é a página 05).

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

6.3 Verificações dos servos e autoteste de direções

Verificação	Método	Esperado
Centros	k	centers: shoulder 1681 us, elbow 1456 us (valores do centro visual gravados em 2026-11; refaça o ponto zero conforme a página 05)
Ajuste fino do ombro	o / p (±10 µs)	Braço vertical em q=0
Direção	m 0.5 0 / m 0 0.5	Ombro + → braço grande para −Y; cotovelo + → antebraço para +X
Inversão de sinal	v (ombro) / b (cotovelo)	Apenas se uma direção estiver invertida
Autoteste	t	Pequeno movimento nas duas juntas, depois centrar
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);
• Os comandos manuais m limitam o cotovelo a [-0.90, +0.70] rad;
• Saída PWM de 500–2500 µs a 50 Hz.

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

t
k
m 0.5 0
m 0 0.5
m 0 0

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

6.4 Verificação do centro

Gravado na fábrica (ombro 1681 µs / cotovelo 1456 µs) — pode saltar-se numa unidade pronta. Numa montagem DIY isto já foi feito com a calibração do ponto zero da página 05 e os valores gravados no config.h (volte a gravar 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 já não assentar no centro visual.

6.5 As quatro posturas deitadas e a condição de queda

Postura	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 imprime getup start pose=... e começa. Por isso, coloque o robô, largue-o e mantenha-o imóvel durante ~0.5 s; agitá-lo logo após o colocar normalmente significa que uma mão ainda o está a tocar ou que o corpo ainda está a rolar.

Verificação: coloque o robô em cada uma das quatro posturas, largue e mantenha imóvel; em 0.5 s o registo série 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 refez o ponto zero conforme a página 05 e gravou-o);
• [ ] as quatro posturas deitadas desencadeiam getup start.

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