06 调试与标定

成品用户可跳过本页：出厂已逐台完成标定与验证。仅在更换舵机/IMU、重新装盘、换齿， 或升级固件后怀疑标定漂移时，按本页顺序重新做一遍。

本页是装配、烧录、定零之后的整机功能检查与标定，按顺序做完即可投入使用。

调试时的供电：USB 只负责串口数据；c 标定只需要 IMU（舵机可以不上电）， t / z / e 需要舵机 5 V 有电。若不想让 ESP32 同时接两路电源，可断开 5 V→ESP32 的分支、让 ESP32 只由 USB 供电，5 V 电源继续供舵机——这是正常接法，详见 04 页 4.4。

6.1 打开串口、看遥测

在 SR-Support 目录、已激活 .venv 的终端里打开串口（COM27 换成实际串口）：

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

（串口工具/串口助手（含 Windows UartAssist 下载）见 03 页 3.3。）

打开串口后，如果板子刚上电或按过 RST，会先看到启动日志；没有启动日志时按一下 RST 再看。之后每 250 ms 一行遥测：

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

字段	含义	怎么读
up	世界 up 向量在机体坐标下的分量（x 前、y 左、z 上）	直立 (0,0,1)、tilt≈0°；躺姿见 6.5 表（如 (-1,0,0)=pitch_pos）
w	三轴角速度（rad/s）	静止时≈0；扶正/翻滚时明显非零，跌倒门要求 `
q	当前关节指令角（肩、肘，rad；无位置反馈）	q=0 手臂竖直；肩 + → 大臂向 −Y，肘 + → 小臂向 +X
qd	关节指令角速度	一般不用看
mode	运行模式	run / hold / manual / auto

读数示例（hw_watch 窗口）：

up  x+0.00 y+0.00 z+1.00 tilt  0.0   # 直立
up  x-1.00 y+0.00 z+0.00            # pitch_pos：顶部朝 +X
w   +0.0 +0.0 +0.0 rad/s |w| 0.0    # 静止
q   sh +0.00 el +0.00 mode hold     # 手臂竖直、待命

tilt 是 up 向量与竖直方向的夹角（由 up_z 算出），0° 表示完全直立。

数据一直滚动不好看时，用固定刷新窗口（命令照常输入）：

python tools/hw_watch.py --port COM27

窗口固定显示 up/倾角、角速度、关节角、模式与最后一条事件；在 cmd> 输入命令回车即发送， 事件同时写入 logs/hw_watch.log。跑完整扶正、需要保留每一行时，仍用 pio device monitor 或 tools/hw_monitor.py（后者每 5 秒把摘要写入日志）。

串口命令怎么发：保持监视器打开，直接输入命令并回车（单字符命令不用加引号）。 本页会用到的命令：

c        # 陀螺 + 加速度计标定（站立水平、静止）
t        # 舵机自检
k        # 读两舵机中位脉宽
m 0.5 0  # 手动测试肩方向
i / j    # 翻转 IMU X / Y 符号（只在方向相反时用）

完整命令表见 03 页 3.4。

快速自检脚本（先关闭上面的串口监视器，避免占用串口）：

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

第一条读取 0.6 秒遥测；--tilt 8 期间用手倾斜机器人，会打印 up/角速度范围与倾角变化， 用来确认 IMU 不是卡死或方向接反。

6.2 IMU 检查与标定

c 会做两件事：

1. 陀螺零偏：静止采样 200 点（约 2 秒），取平均作为零角速度偏移；仅本次上电有效， 每次重启会自动重标；
2. 加速度计零点：同一次采样取平均重力向量，要求机器人水平站立（重力全部在 +Z）， 通过合理性检查后写入 NVS（重启自动加载）。

操作（舵机可以不上电）：

1. 先按 04 页 4.5 做机械方向自检（肩输出轴朝 IMU −Y、肘输出轴朝 IMU +X）；

2. 机器人直立、放在水平桌面，手离开，线不要拉；

3. 在串口监视器或 hw_watch 的 cmd> 里输入 c 并回车：

   c

4. 保持静止约 2 秒，看到下面三行即成功：

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

5. 若出现 accel cal rejected: |a|=...：说明没放平或还在动（重力模长偏离 9.8 超过 1.5 m/s²），零点保持不变，重新放稳再发 c。

验证：

• 缓慢左右、前后倾斜，up 的 x/y 分量应跟手、无跳变；若方向相反，用 i / j 翻转 IMU 轴符号后重新 c；
• 放倒静置 2 秒，up 应与 6.5 的躺姿表一致（如 (0,-1,0) = roll_neg）、底座面贴平；
• 若躺姿下 up 长期偏斜 5° 以上，通常是加速度计零点没标好，重做本节。

成品出厂已标定并写入 NVS，无需重做；仅在更换/重新安装 IMU、或躺姿明显倾斜时执行。 c 只标 IMU，不改变舵机零点——舵机零点见 05 页。

如果校准前用过手动命令（遥测末尾是 manual），c 完成后会停在 hold/manual， 跌倒门不会自动扶正；保持机器人直立后发送 g 恢复运行，或直接复位。

6.3 舵机检查与方向自检

检查	方法	预期
中位脉宽	发送 k	centers: shoulder 1681 us, elbow 1456 us（2026-11 视觉中位固化值；以 05 页 重新标定为准）
肩中位微调	o / p（每次 ±10 µs）	手臂竖直时 q=0
方向	m 0.5 0 / m 0 0.5	肩 + 使大臂向 −Y；肘 + 使小臂向 +X
符号翻转	v（肩）/ b（肘）	方向反了才用
自检	t	两关节小幅动作后回中
回中	m 0 0 或 r	手臂竖直

关节限位（固件）：

• 肩：手动命令 [-1.85, +1.82] rad；肘：机械 ±1.55 rad（执行器内部可达）；
• m 手动命令的肘部限位为 [-0.90, +0.70] rad；
• PWM 输出范围 500–2500 µs，50 Hz。

在串口监视器/串口助手的发送框里逐条输入（每条回车发送）：

t
k
m 0.5 0
m 0 0.5
m 0 0

确认：肩 q>0 → 大臂向 −Y；肘 q>0 → 小臂向 +X； 方向反了用 v / b 翻转，或重装舵盘。

6.4 中位核对

出厂已固化（肩 1681 µs / 肘 1456 µs），成品可跳过。DIY 流程中这一步应已在 05 零点校准 完成并把脉宽固化回 config.h（改过就重烧）；这里用 k 核对中位与固化值一致即可。仅当换齿、拆装过手臂，或收臂后不在正中竖直时，才需要回 05 页重新定零并重烧。

6.5 四种躺姿与跌倒门

姿态	监视器 up	物理含义
pitch_pos	(-1, 0, 0)	机体顶部指向 +X
pitch_neg	(+1, 0, 0)	机体顶部指向 −X
roll_pos	(0, +1, 0)	机体顶部指向 −Y
roll_neg	(0, -1, 0)	机体顶部指向 +Y

跌倒门条件（固件）：

up_z < 0.30 且 |ω| < 0.9 rad/s，连续 25 拍（0.5 s）

满足后才会打印 getup start pose=... 并开始扶正。因此把机器人摆成躺姿后需要松手并 保持静止约 0.5 秒；放下后立即乱摆通常是手还在扶着或身体仍在滚动。

验证方法：分别把机器人摆成上表四种姿态，松手静止，观察串口是否在 0.5 秒内出现 getup start pose=<对应姿态>。

6.6 完成标准

• [ ] c 打印 accel bias ... (saved)；
• [ ] t 两关节方向正确；
• [ ] k 中位与固化值一致（或已按 05 页重新定零并固化）；
• [ ] 四个躺姿都能触发 getup start。

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