06 除錯與標定

成品使用者可跳過本頁：出廠已逐臺完成標定與驗證。僅在更換舵機/IMU、重新裝盤、換齒， 或升級韌體後懷疑標定漂移時，按本頁順序重新做一遍。

本頁是裝配、燒錄、定零之後的整機功能檢查與標定，按順序做完即可投入使用。

除錯時的供電：USB 只負責串列埠資料；c 標定只需要 IMU（舵機可以不上電）， t / z / e 需要舵機 5 V 有電。若不想讓 ESP32 同時接兩路電源，可斷開 5 V→ESP32 的分支、讓 ESP32 只由 USB 供電，5 V 電源繼續供舵機——這是正常接法，詳見 04 頁 4.4。

6.1 開啟串列埠、看遙測

在 SR-Support 目錄、已啟用 .venv 的終端裡開啟串列埠（COM27 換成實際串列埠）：

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

（串列埠工具/串列埠助手（含 Windows UartAssist 下載）見 03 頁 3.3。）

開啟串列埠後，如果板子剛上電或按過 RST，會先看到啟動日誌；沒有啟動日誌時按一下 RST 再看。之後每 250 ms 一行遙測：

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

欄位	含義	怎麼讀
up	世界 up 向量在機體座標下的分量（x 前、y 左、z 上）	直立 (0,0,1)、tilt≈0°；躺姿見 6.5 表（如 (-1,0,0)=pitch_pos）
w	三軸角速度（rad/s）	靜止時≈0；扶正/翻滾時明顯非零，跌倒門要求 `
q	當前關節指令角（肩、肘，rad；無位置反饋）	q=0 手臂豎直；肩 + → 大臂向 −Y，肘 + → 小臂向 +X
qd	關節指令角速度	一般不用看
mode	執行模式	run / hold / manual / auto

讀數示例（hw_watch 視窗）：

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：頂部朝 +X
w   +0.0 +0.0 +0.0 rad/s |w| 0.0    # 靜止
q   sh +0.00 el +0.00 mode hold     # 手臂豎直、待命

tilt 是 up 向量與豎直方向的夾角（由 up_z 算出），0° 表示完全直立。

資料一直滾動不好看時，用固定刷新視窗（命令照常輸入）：

python tools/hw_watch.py --port COM27

視窗固定顯示 up/傾角、角速度、關節角、模式與最後一條事件；在 cmd> 輸入命令按 Enter 即傳送， 事件同時寫入 logs/hw_watch.log。跑完整扶正、需要保留每一行時，仍用 pio device monitor 或 tools/hw_monitor.py（後者每 5 秒把摘要寫入日誌）。

串列埠命令怎麼發：保持監視器開啟，直接輸入命令並按 Enter（單字元命令不用加引號）。 本頁會用到的命令：

c        # 陀螺 + 加速度計標定（站立水平、靜止）
t        # 舵機自檢
k        # 讀兩舵機中位脈寬
m 0.5 0  # 手動測試肩方向
i / j    # 翻轉 IMU X / Y 符號（只在方向相反時用）

完整命令表見 03 頁 3.4。

快速自檢指令碼（先關閉上面的串列埠監視器，避免佔用串列埠）：

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

第一條讀取 0.6 秒遙測；--tilt 8 期間用手傾斜機器人，會列印 up/角速度範圍與傾角變化， 用來確認 IMU 不是卡死或方向接反。

6.2 IMU 檢查與標定

c 會做兩件事：

1. 陀螺零偏：靜止取樣 200 點（約 2 秒），取平均作為零角速度偏移；僅本次上電有效， 每次重啟會自動重標；
2. 加速度計零點：同一次取樣取平均重力向量，要求機器人水平站立（重力全部在 +Z）， 通過合理性檢查後寫入 NVS（重啟自動載入）。

操作（舵機可以不上電）：

1. 先按 04 頁 4.5 做機械方向自檢（肩輸出軸朝 IMU −Y、肘輸出軸朝 IMU +X）；

2. 機器人直立、放在水平桌面，手離開，線不要拉；

3. 在串列埠監視器或 hw_watch 的 cmd> 裡輸入 c 並按 Enter：

   c

4. 保持靜止約 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. 若出現 accel cal rejected: |a|=...：說明沒放平或還在動（重力模長偏離 9.8 超過 1.5 m/s²），零點保持不變，重新放穩再發 c。

驗證：

• 緩慢左右、前後傾斜，up 的 x/y 分量應跟手、無跳變；若方向相反，用 i / j 翻轉 IMU 軸符號後重新 c；
• 放倒靜置 2 秒，up 應與 6.5 的躺姿表一致（如 (0,-1,0) = roll_neg）、底座面貼平；
• 若躺姿下 up 長期偏斜 5° 以上，通常是加速度計零點沒標好，重做本節。

成品出廠已標定並寫入 NVS，無需重做；僅在更換/重新安裝 IMU、或躺姿明顯傾斜時執行。 c 只標 IMU，不改變舵機零點——舵機零點見 05 頁。

如果校準前用過手動命令（遙測末尾是 manual），c 完成後會停在 hold/manual， 跌倒門不會自動扶正；保持機器人直立後傳送 g 恢復執行，或直接復位。

6.3 舵機檢查與方向自檢

檢查	方法	預期
中位脈寬	傳送 k	centers: shoulder 1681 us, elbow 1456 us（2026-11 視覺中位固化值；以 05 頁 重新標定為準）
肩中位微調	o / p（每次 ±10 µs）	手臂豎直時 q=0
方向	m 0.5 0 / m 0 0.5	肩 + 使大臂向 −Y；肘 + 使小臂向 +X
符號翻轉	v（肩）/ b（肘）	方向反了才用
自檢	t	兩關節小幅動作後回中
回中	m 0 0 或 r	手臂豎直

關節限位（韌體）：

• 肩：手動命令 [-1.85, +1.82] rad；肘：機械 ±1.55 rad（執行器內部可達）；
• m 手動命令的肘部限位為 [-0.90, +0.70] rad；
• PWM 輸出範圍 500–2500 µs，50 Hz。

在串列埠監視器/串列埠助手的傳送框裡逐條輸入（每條按 Enter 傳送）：

t
k
m 0.5 0
m 0 0.5
m 0 0

確認：肩 q>0 → 大臂向 −Y；肘 q>0 → 小臂向 +X； 方向反了用 v / b 翻轉，或重裝舵盤。

6.4 中位核對

出廠已固化（肩 1681 µs / 肘 1456 µs），成品可跳過。DIY 流程中這一步應已在 05 零點校準 完成並把脈寬固化回 config.h（改過就重燒）；這裡用 k 核對中位與固化值一致即可。僅當換齒、拆裝過手臂，或收臂後不在正中豎直時，才需要回 05 頁重新定零並重燒。

6.5 四種躺姿與跌倒門

姿態	監視器 up	物理含義
pitch_pos	(-1, 0, 0)	機體頂部指向 +X
pitch_neg	(+1, 0, 0)	機體頂部指向 −X
roll_pos	(0, +1, 0)	機體頂部指向 −Y
roll_neg	(0, -1, 0)	機體頂部指向 +Y

跌倒門條件（韌體）：

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

滿足後才會列印 getup start pose=... 並開始扶正。因此把機器人擺成躺姿後需要鬆手並 保持靜止約 0.5 秒；放下後立即亂擺通常是手還在扶著或身體仍在滾動。

驗證方法：分別把機器人擺成上表四種姿態，鬆手靜止，觀察串列埠是否在 0.5 秒內出現 getup start pose=<對應姿態>。

6.6 完成標準

• [ ] c 列印 accel bias ... (saved)；
• [ ] t 兩關節方向正確；
• [ ] k 中位與固化值一致（或已按 05 頁重新定零並固化）；
• [ ] 四個躺姿都能觸發 getup start。

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