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jetson-arm
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b7f8ed519c
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 robin
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b7f8ed519c | ||
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robin
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6350661c66 | ||
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robin
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9a97cf9022 | ||
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robin
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d5a47881ac | ||
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robin
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dec1d85f9b | ||
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robin
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6be30eb929 | ||
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robin
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bb5a0adc0c | ||
 Dongubak
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dd77dbf1bb | ||
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Dongubak
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2f21d86193 |
@@ -0,0 +1 @@
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logs/
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@@ -1,6 +1,6 @@
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CXX = g++
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CXXFLAGS = -O3 -std=c++17 -Wall -Wextra -I/usr/local/include
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LIBS = -lSDL2 -lpthread -llivox_lidar_sdk_shared
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LIBS = -lpthread -llivox_lidar_sdk_shared
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TARGET = xbox_motor_control_cpp
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SRC = xbox_motor_control.cpp
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@@ -0,0 +1,187 @@
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## A (q1.md에 대한 답변)
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`doc/06-imu-integration-plan.md`에 대한 4가지 질문에 순서대로 답한다. 결론을 먼저 요약하면:
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**개루프(조이스틱)와 폐루프(IMU 트림)는 상충하지 않으며 실무에서도 계층 구조로 함께 쓰인다.
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ICR은 실제로 동적이며 9축 IMU로 온라인 추정이 가능하다. 헤딩 홀드는 상대 헤딩 기준 + 최소한의
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필터링으로 충분하다. HWT905는 RS485/Modbus를 지원해 기존 통신 스택 재사용이 가능하다.**
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### Q1. 조이스틱 폐루프 제어가 실무에서 실제로 쓰이는가?
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**결론: 쓰인다. 다만 사용자가 걱정하는 "조이스틱 값이 바뀌면 폐루프 계산을 처음부터 다시 해야
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한다"는 문제는 애초에 발생하지 않는다.** 그 걱정 자체가 폐루프 제어에 대한 흔한 오해를 짚고
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있어서, 왜 문제가 안 되는지부터 설명한다.
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#### 왜 "재계산 문제"가 없는가
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폐루프 제어의 기본 형태는 다음과 같다.
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```
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e(t) = r(t) − y(t) // r(t): 기준값(레퍼런스), y(t): 센서 측정값
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u(t) = Controller(e(t)) // 그 순간의 오차만 보고 그 순간의 보정량을 계산
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```
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여기서 `r(t)`(조이스틱이 매 순간 주는 목표값)가 틱마다 바뀌는 것은 폐루프 제어의 정상적인
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동작 방식이지, 예외 상황이 아니다. 제어기는 "이전 계산이 끝날 때까지 기다렸다가 다음 값을
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반영"하는 게 아니라, **매 사이클(본 프로젝트는 100Hz=10ms)마다 그 순간의 `r(t)`와 `y(t)`만으로
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그 순간의 보정량 하나를 계산**한다. 지금 이미 코드에 있는 `jerkLimitedStep()`도 정확히 이 구조다
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— `target_*`(조이스틱에서 매 틱 갱신되는 레퍼런스)가 바뀌어도 다음 틱에서 그냥 새 `target_*`
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기준으로 다시 한 스텝 계산할 뿐, "이전 목표를 향한 계산이 안 끝났으니 못 바꾼다"는 일이 없다.
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헤딩 홀드도 동일한 구조로 넣을 수 있다.
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#### 이미 이 프로젝트에도 폐루프가 존재한다
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"조이스틱 제어 = 개루프"라는 인식은 절반만 맞다. 계층을 나눠보면:
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| 계층 | 신호 흐름 | 개/폐루프 |
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| :--- | :--- | :-: |
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| 상위 (조이스틱 → 목표 RPM) | `ly/lx/rx` → 스키드 스티어 킨매틱스 → `target_fl/fr/rl/rr` | **개루프** (피드포워드) |
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| 중위 (목표 RPM → 지령 RPM) | 저크 제한 S-curve (`jerkLimitedStep`) | 개루프 프로파일 생성 (폐루프 아님, 단 매 틱 최신 목표 반영) |
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| **하위 (지령 RPM → 실제 RPM)** | **드라이버 내장 Velocity Loop** (`0x203C`/`0x203D`/`0x203E` L, `0x206C`/`0x206D`/`0x206E` R — Kp/Ki/Kf) | **이미 폐루프.** 부하가 걸려도 드라이버가 실제 RPM을 지령 RPM에 맞추려 함 |
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즉 지금도 "조이스틱 값 → 목표 속도"까지는 개루프지만, "목표 속도 → 실제 바퀴 속도"는 이미
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드라이버가 폐루프로 하고 있다. IMU 헤딩 홀드(계획서 Phase 3)는 이 구조에 **한 계층을 더
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얹는 것**뿐이다: "조향 입력이 중립일 때, 목표 요레이트(=0)와 실측 요레이트(IMU)의 오차를 보고
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좌/우 목표 RPM에 작은 트림을 더한다." 조이스틱이 다시 움직이면(조향 입력 재개) 그 즉시 헤딩
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락을 풀고 트림을 0으로 되돌리면 되므로, "조이스틱 값 변경 시 재계산" 문제는 설계상 발생하지
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않는다.
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#### 실무 사례 (동일 패턴)
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* **자동차 ESC/TCS(전자식 주행안정장치)**: 운전자의 스티어링·가속페달이 항상 최우선 레퍼런스지만,
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요레이트 센서가 실측한 값이 스티어링 각도로부터 기대되는 값과 어긋나면 개별 바퀴 브레이크/토크를
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트림한다. 운전자가 스티어링을 계속 바꿔도 문제없이 동작 — 매 사이클 그 순간의 편차만 본다.
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* **쿼드콥터**: 스틱은 각속도/자세에 대한 레퍼런스이고, 내부 자세제어 루프가 IMU로 안정화한다.
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스틱을 중립으로 놓으면 자세/포지션 홀드로 전환되어 바람 등 외란을 자동 보정 — Phase 3와 정확히
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동일한 "중립 시에만 홀드" 패턴.
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* **선박 오토파일럿**: 조타핸들이 중립일 때만 자이로컴퍼스 기준 헤딩홀드가 개입하고, 조타를
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움직이면 즉시 새 헤딩으로 재설정된다.
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**요약**: 실무의 표준 패턴은 "조이스틱 = 상위 레퍼런스(운전자 의도, 매 틱 갱신 가능) + 하위
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폐루프(그 레퍼런스를 추종·안정화)"의 계층 구조다. 계획서 Phase 3가 제안하는 헤딩 홀드도 이
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패턴을 그대로 따른다.
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### Q2. ICR이 동적이라면, IMU로 이를 감지해 더 고차원의 제어가 가능한가?
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**결론: 가능하다. 그리고 지적한 대로 현재 로직은 "동적으로 변하는 현상을 정적 스칼라로 땜빵"한
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것이 맞다.**
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#### 현재 로직이 "땜빵"인 이유 (재확인)
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`k_skid`, `effective_w`는 로봇 형상(트랙폭, 축거)만으로 계산된 기하학적 근사치이고,
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`spin_arc_bias=0.12`는 실측 없이 경험으로 넣은 상수다. 이 값들은 지면 마찰계수, 무게중심,
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경사, 타이어 트레드 마모, 속도에 따라 실제로는 계속 바뀌는 "유효 ICR"을 대표할 수 없다
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— 특정 노면/속도 조건에서 튜닝된 값일 뿐이다.
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#### 9축 IMU가 추가하는 정보 차원
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| IMU 축 | 얻는 정보 | 현재(전류+엔코더)로는 불가능한 이유 |
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| :--- | :--- | :--- |
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| 자이로 요레이트 | 로봇이 **실제로** 얼마나 회전하고 있는가 (슬립 무관) | 전류는 부하/토크 정보, 엔코더는 개별 바퀴 회전량 정보일 뿐 — 차체가 실제로 얼마나 돌았는지는 아무도 안 알려준다 |
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| 가속도계 (중력보정 후) | 급조향/급가감속 시 차체가 실제로 그만큼 가속했는가 | 저크 리미터가 만드는 "기대 가속도"와 비교해 "명령은 갔는데 차체가 안 따라옴" 상태(전신 슬립)를 검출 가능 |
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| Roll/Pitch(경사각) | 현재 지형이 경사면인지 | 경사에서는 좌우 바퀴 접지압이 비대칭이 되어 ICR이 더 크게 틀어짐 — 지금은 이 정보 자체가 전무 |
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| 지자기 | 절대 방위 참조 (제한적) | 다만 차체가 모터/드라이버/배터리 등 금속 덩어리라 지자기 왜곡이 클 가능성이 높음 — 절대 헤딩보다는 참고용으로만 신중히 사용 권장 |
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#### "정적 캘리브레이션"보다 한 단계 더 — 온라인 ICR 추정
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계획서 Phase 5(§6.4)는 원래 "몇 차례 실측 후 한 번 피팅해서 상수를 교체"하는 **정적**
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캘리브레이션으로 설계했다. 하지만 지적한 대로 ICR이 지형에 따라 계속 바뀐다면, 매 틱
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```
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effective_ICR_gain = 실측_요레이트(IMU) / 지령_차동속도
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```
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를 계속 갱신하는 **온라인 추정**(Pentzer 2014가 제안한 방식)이 이론적으로는 더 맞는 방향이다.
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다만 이건 Phase 5를 정적 캘리브레이션 → 상시 온라인 추정으로 확장하는 것이므로, 구현 난이도와
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실외 검증 부담이 커진다. 이번 답변을 반영해 계획서 §6.4 Phase 5에 "1차: 정적 캘리브레이션으로
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먼저 검증 → 2차: 온라인 추정으로 확장 가능"이라는 단계를 추가해 두었다(아래 "계획서 반영"
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참고).
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#### 우선순위: 조이스틱 제어가 먼저라는 원칙과의 정합성
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이 답변에서 제안하는 내용은 계획서의 Phase 순서를 바꾸지 않는다. Phase 1~2(§6.4)는 IMU 값을
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"관측/로깅"만 할 뿐 제어에 전혀 개입하지 않으므로, 조이스틱 제어 자체의 완성도에는 영향을 주지
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않는다. ICR 온라인 추정 같은 고차원 활용은 Phase 5 이후, 즉 조이스틱 경로가 충분히 검증된
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다음에야 의미가 있는 단계로 이미 순서가 잡혀 있다.
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### Q3. 헤딩 기준을 IMU로 얻어 직진 편향 보정이 가능한가? 필터는?
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**결론: 맞다. 그리고 이 용도에서는 "정밀한 절대 헤딩"이 아니라 "짧은 구간 동안의 상대 헤딩"만
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있으면 되기 때문에, 필터링 요구 수준이 생각보다 무겁지 않다.**
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#### 왜 절대 헤딩이 필요 없는가
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Phase 3(§6.4)의 헤딩 홀드는 "조향 입력이 중립인 동안 로봇이 옆으로 틀어지지 않게" 하는 용도다.
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조향 입력이 다시 들어오면(사용자가 스틱을 움직이면) 헤딩 락을 풀고, 다시 중립이 되는 시점에
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**그 순간의 방향을 새 기준으로 재설정(reset)**하면 된다. 즉 각 "직진 구간"은 보통 수 초~수십 초
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단위이므로, 자이로 바이어스 드리프트가 누적될 시간 자체가 짧아 실사용상 큰 문제가 되지 않는다.
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(장기 절대 헤딩이 필요해지는 건 계획서 Phase 6의 자율주행/맵핑 단계부터다.)
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#### 그래도 필요한 최소한의 처리
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1. **정적 바이어스 캘리브레이션**: 전원 인가 직후 정지 상태에서 수 초간 자이로 값을 평균 내
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영점(zero-rate offset)을 구해 빼준다. 이거 없이는 정지 중에도 헤딩이 서서히 흘러간다.
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2. **노이즈 필터링**: 실외 오프로드 특성상 진동이 크다. 저역통과 또는 이동평균 정도로 고주파
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진동 성분을 제거해야 트림 제어기가 노이즈에 반응해 떨지 않는다.
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3. **HWT905류 온보드 AHRS 모듈을 쓰면 위 부담이 상당 부분 줄어든다**: 이 모듈은 가속도+자이로
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+지자기를 내부적으로 칼만필터 등으로 융합해 이미 안정화된 roll/pitch/yaw를 직접 출력한다.
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순수 MEMS 칩(raw 자이로 값만 주는 IC)을 쓰는 것보다 애플리케이션 쪽 필터링 구현 부담이
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훨씬 적다 — Q4에서 이어서 설명.
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### Q4. IMU 하드웨어: HWT905 확정
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WitMotion 공식 자료 기준으로 확인한 HWT905-RS485 스펙 (정식 PDF 매뉴얼은 이미지 기반이라
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텍스트 자동 추출이 안 돼, 아래는 제조사 웹페이지 기준 요약이다 — 레지스터 맵 등 세부 사항은
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§실행 전 확인 필요 참고):
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| 항목 | 내용 |
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| :--- | :--- |
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| 측정 축 | 9축 — 가속도 3축 + 자이로 3축 + 지자기 3축, 내장 자세융합 알고리즘으로 roll/pitch/yaw 직접 출력 |
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| 통신 | RS485, **Modbus 프로토콜 지원**(레지스터 리스트 기반) |
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| 보드레이트 | 기본 9600bps, 2400~921600bps 가변 |
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| 출력 레이트 | 최대 200Hz |
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| 정확도 | 제조사 공식 스펙 "0.05°" (동적/정적 조건은 정식 PDF 확보 후 재확인 필요) |
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| 케이스 | 55×36.8×24mm 알루미늄, **IP67 방수/방진** |
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| 케이블 | RS485 최대 30m |
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#### 이 프로젝트에 잘 맞는 이유
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1. **RS485 + Modbus 프로토콜** — `xbox_motor_control.cpp`의 `SerialPort` 클래스(Modbus RTU,
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CRC16, `readReg`/`writeReg`/`readRegs` 패턴)를 상당 부분 재사용할 수 있다. IMU만을 위한
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완전히 새로운 통신 스택을 만들 필요가 없다. (단, ZLAC8015D 2대가 이미 쓰고 있는 버스에
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같이 물릴지, 별도 물리 포트로 분리할지는 §실행 전 확인 필요에서 결정해야 한다 — 100Hz
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루프에서 통신 3개 슬레이브를 한 버스로 돌리면 틱당 통신 시간이 늘어날 수 있다.)
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2. **IP67 방수/방진** — 실외 로봇이라는 조건에 부합.
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3. **온보드 AHRS 융합** — Q3에서 설명한 필터링 부담을 하드웨어가 상당 부분 대신 처리해준다.
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저가 MEMS 칩 대비 확실한 이점.
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#### 실행 전 확인 필요 (아직 확정 못한 것)
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이번 조사에서 확보한 HWT905 정식 매뉴얼 PDF는 이미지 스캔본이라 텍스트 추출이 되지 않아,
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**정확한 레지스터 주소(각속도/각도/가속도/지자기 레지스터, 출력레이트 설정 레지스터, 슬레이브
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주소 설정 방법 등)는 이번 문서에 포함하지 못했다.** ZLAC8015D 때와 동일한 방식으로 진행하려면:
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1. HWT905 정식 매뉴얼(텍스트 검색 가능한 PDF)을 `resource/`에 추가.
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2. `doc/07-imu-hwt905-spec.md`(가칭)로 레지스터 맵을 ZLAC8015D 문서와 동일한 정밀도로 문서화.
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3. 그 다음에야 Phase 1(하드웨어 연동) 코드 작업 착수.
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## 계획서(`doc/06-imu-integration-plan.md`) 반영 사항
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이 답변 내용을 반영해 계획서를 다음과 같이 갱신했다:
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* §6.7 "결정이 필요한 사항" 중 **IMU 하드웨어 항목을 HWT905로 확정** 표시.
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* Phase 5에 "정적 캘리브레이션 → 온라인 ICR 추정으로 확장 가능" 단계 구분을 추가.
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* Phase 1 앞에 "IMU 정식 매뉴얼 확보 및 레지스터 맵 문서화"를 선행 작업으로 명시.
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남은 결정 사항: **IMU를 ZLAC8015D와 같은 RS485 버스에 물릴지, 별도 포트로 분리할지** — 이건
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실측(버스 하나에 3개 슬레이브 얹었을 때 100Hz 루프의 `comm_ms` 여유가 있는지) 후 결정하는 것을
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제안한다.
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@@ -0,0 +1,11 @@
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## Q
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06-imu-integration-plan.md 문서를 읽어보았습니다.
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현재 코드를 분석한 결과 제가 알 수 있는 것은 다음과 같았습니다.
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- 현재 개루프 텔레옵이다. 하지만 조이스틱으로의 제어를 먼저 완성하려는 입장에서 스키드 스티어 차량의 경우 개루프일 수 밖에 없는 것이 아닌가. 가령 폐루프를 그린다고 하면 폐루프 계산을 진행하고 다음 제어를 할 때 조이스틱의 값이 변경되면 다시 계산해야 할텐데, 나도 이런 제어방식이 있어야 완벽한 조이스틱 제어가 완성될 것이라고 생각한다. 하지만 실무에서 실제로 조이스틱 제어가 폐루프로 이루어지는 지 알고 싶다.
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- ICR은 로봇이 있는 곳의 경사 그리고 무게중심, 지형 특성, 바퀴의 트레드 등 여러 요소에 의존되어 다이나믹하게 변할 것이다. 현재 로직은 분석한 문서를 보면, 변화무쌍한 ICR을 고정된 스칼라값을 입력하여 땜빵식으로의 보정을 한 것이라고 이해하였다. 그렇다면 IMU를 추가하여 ICR을 다이나믹하게 감지하여 전류와 현재 회전량 뿐만아니라 9축 IMU를 통해 고차원의 제어가 가능한 것인가. 일단 조이스틱 제어가 우선이다.
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- 헤딩 기준이 없다고 했는데 헤딩 기준 또한 IMU를 통해 얻을 수 있으므로, 직직시 편향 또한 보정이 가능한 것으로 보인다. 물론 IMU는 필터가 필요할 것이다.
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- IMU는 MCU 내장 등 초 저가형은 사용하지 않을 것이며, HWT905 같은 IMU를 사용할 것이다.
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@@ -0,0 +1,207 @@
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# 01. ZLAC8015D V4 하드웨어 스펙
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출처: `resource/ZLAC8015D V4 Series Manual Version 1.03-20251111.pdf`
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## 1.1 개요
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* 제조사: Shenzhen Zhongling Technology (ZLTECH)
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* 허브 서보 모터 전용 디지털 AC 서보 드라이버로, **1대가 좌/우 모터 2개(듀얼 채널)를 동시 구동**한다.
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||||
* RS485(Modbus RTU) 및 CANopen(CiA301/CiA402) 버스 통신을 내장.
|
||||
* 위치/속도/토크 제어 모드를 지원.
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||||
* 용도: AGV, 배송 로봇, 서비스 로봇, 자동화 이송 장비 등 — 본 프로젝트에서는 실외 스키드 스티어
|
||||
4WD 로봇의 좌우 휠 페어 구동에 사용된다.
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||||
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## 1.2 전기 사양
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||||
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||||
| 파라미터 | 최소 | 표준 | 최대 | 단위 |
|
||||
| :--- | :---: | :---: | :---: | :--- |
|
||||
| 입력 전압 | 20 | 36 | 48 | VDC |
|
||||
| 출력 전류 (피크) | 0 | 15 | 30 | A |
|
||||
| 제어 신호 입력 전류 | 7 | 10 | 16 | mA |
|
||||
| 과전압 보호 | - | 75 | - | VDC |
|
||||
| 저전압 보호 | - | 16 | - | VDC |
|
||||
| 입력 신호 전압 | - | 5 | - | VDC |
|
||||
| 절연 저항 | 18 | 20 | - | MΩ |
|
||||
|
||||
> 채널당 정격전류 150(=15.0A), 최대전류 300(=30.0A)이 레지스터 `0x2033/0x2034`(좌),
|
||||
> `0x2063/0x2064`(우)의 공장 기본값이며, 위 표의 15A/30A와 일치한다.
|
||||
> 자세한 내용은 [05-error-troubleshooting.md](05-error-troubleshooting.md)의 전류 한계 절 참고.
|
||||
|
||||
## 1.3 환경 사양
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||||
|
||||
| 항목 | 내용 |
|
||||
| :--- | :--- |
|
||||
| 냉각 방식 | 자연 냉각 또는 강제 냉각 |
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||||
| 사용 장소 | 먼지, 유분(oil mist), 부식성 가스 회피 |
|
||||
| 동작 온도 | 0 ~ 50 ℃ |
|
||||
| 최대 습도 | 90% RH (결로 없음) |
|
||||
| 보관 온도 | -10 ~ 70 ℃ |
|
||||
| 진동 | 10~55Hz / 0.15mm |
|
||||
|
||||
실외 로봇에 탑재되므로 방진/방수 인클로저 내부에 설치하고, 방열이 충분한 방향(narrow side,
|
||||
방열판 면)으로 장착할 것을 매뉴얼이 권장한다. 주변 온도가 60℃를 넘는 밀폐/금속 분진 환경은
|
||||
피해야 한다.
|
||||
|
||||
## 1.4 외형/설치 치수
|
||||
|
||||
* 크기: 150 × 97 × 31mm 내외 (방열판 폭 제외 케이스 기준, `resource/ZLAC8015D V4 Series.pdf` 도면 참고)
|
||||
* M3 나사로 4모서리(와이드 사이드) 또는 양측면(네로우 사이드) 고정. 방열을 위해 네로우 사이드
|
||||
설치 권장.
|
||||
* 장착 시 진동/충격 보호 필요 (차체에 완충 마운트 권장).
|
||||
|
||||
## 1.5 커넥터 핀맵
|
||||
|
||||
### J1/J2 — 좌측 모터 전원 (5핀)
|
||||
|
||||
| Pin | 표기 | 기능 |
|
||||
| :-: | :--- | :--- |
|
||||
| 1 | DC | 전원 입력 24-48V |
|
||||
| 2 | GND | 전원 GND |
|
||||
| 3 | U | 좌모터 U상 |
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||||
| 4 | V | 좌모터 V상 |
|
||||
| 5 | W | 좌모터 W상 |
|
||||
|
||||
### 우측 모터 전원 (5핀, 핀 순서 반대)
|
||||
|
||||
| Pin | 표기 | 기능 |
|
||||
| :-: | :--- | :--- |
|
||||
| 5 | GND | 전원 GND |
|
||||
| 4 | DC | 전원 입력 24-48V |
|
||||
| 3 | W | 우모터 W상 |
|
||||
| 2 | V | 우모터 V상 |
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||||
| 1 | U | 우모터 U상 |
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||||
|
||||
전원은 좌/우 커넥터 중 한쪽 또는 양쪽 동시 입력이 가능하다(퀵스타트 가이드 확인).
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||||
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||||
### J2/J6 — 좌/우 모터 인크리멘탈 엔코더 & 홀 (12핀)
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||||
|
||||
| Pin | 표기 | 기능 |
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||||
| :-: | :--- | :--- |
|
||||
| 1-4 | iA+/iA-/iB+/iB- | 인크리멘탈 엔코더 A/B상 |
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||||
| 5-6 | RTC+/RTC- | 온도 센서 |
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||||
| 7-8 | V/W (Hall) | 홀 센서 |
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||||
| 9 | U (Hall) | 홀 센서 |
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||||
| 10 | GND | 전원 GND |
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||||
| 11 | VCC | 엔코더/홀 전원 출력 |
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||||
| 12 | GND | 전원 GND |
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||||
|
||||
### J3 — 모터 제어 신호 포트 (8핀)
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||||
|
||||
| Pin | 표기 | 기능 |
|
||||
| :-: | :--- | :--- |
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||||
| 1 | BGND-L | 좌 브레이크 전원- |
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||||
| 2 | -BR-L | 좌 브레이크- |
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| 3 | BDC-L | 좌 브레이크 전원+/브레이크+ |
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| 4 | BGND-R | 우 브레이크 전원- |
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| 5 | -BR-R | 우 브레이크- |
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||||
| 6 | BDC-R | 우 브레이크 전원+/브레이크+ |
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||||
| 7 | OUTPUT1 | 내부 풀업 5V 출력 (CAN/RS485로 기능 설정 가능) |
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||||
| 8 | OUTPUT2 | 내부 풀업 5V 출력 (CAN/RS485로 기능 설정 가능) |
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|
||||
전자식 브레이크는 레지스터 `0x201A`(B0, 좌)/`0x201B`(B1, 우)로 제어한다
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||||
(`0`=해제, `1`=잠금). 코드의 `MotorDriver::setBrakes()`가 이 두 레지스터에 동시에 쓴다.
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||||
|
||||
### J4 — 모터 제어 신호 포트 (8핀)
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||||
|
||||
| Pin | 표기 | 기능 |
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||||
| :-: | :--- | :--- |
|
||||
| 1 | AOUT-R | 우모터 엔코더 A 출력 |
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||||
| 2 | BOUT-R | 우모터 엔코더 B 출력 |
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||||
| 3 | AOUT-L | 좌모터 엔코더 A 출력 |
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||||
| 4 | BOUT-L | 좌모터 엔코더 B 출력 |
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||||
| 5 | +5V | 엔코더 5V 출력 (<100mA) |
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||||
| 6 | GND | 엔코더 GND |
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||||
| 7 | INPUT1 | 프로그래머블 입력 (기본 비상정지 등으로 설정 가능) |
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||||
| 8 | INPUT2 | 프로그래머블 입력 |
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||||
INPUT1/INPUT2 펄스폭은 10ms 이상 유지해야 드라이버가 정상 인식한다. 입력 레벨은 기본 5V이며
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||||
12V 사용 시 1kΩ/0.5W, 24V 사용 시 2kΩ/0.5W 전류제한 저항을 외부에 추가해야 한다.
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||||
|
||||
### J5 — 통신 포트 (5핀)
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||||
|
||||
| Pin | 표기 | 기능 |
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||||
| :-: | :--- | :--- |
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||||
| 1 | CANH | CAN |
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||||
| 2 | CANL | CAN |
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||||
| 3 | SGND | 통신 GND |
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||||
| 4 | A | RS485 A |
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||||
| 5 | B | RS485 B |
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||||
|
||||
**본 프로젝트는 이 중 SGND/A/B 3선을 사용해 RS485 Modbus RTU 통신을 한다.** 통신선은
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||||
차폐 트위스트페어 사용 및 접지 연결을 매뉴얼이 권장한다.
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||||
|
||||
### eRS-R/eRS-L — 절대값 엔코더 인터페이스 (4핀, 미사용)
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||||
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||||
RS485 방식 외장 절대값 엔코더용 인터페이스. 본 로봇은 인크리멘탈 엔코더 기반 속도제어만
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||||
사용하므로 미배선.
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||||
### SW — DIP 스위치 (2핀)
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||||
| SW | 기능 |
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| :-: | :--- |
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| SW1 | CAN 종단저항 선택 |
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||||
| SW2 | RS485 종단저항 선택 |
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||||
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||||
데이지체인 마지막 드라이버에서만 종단저항을 ON 하는 것이 일반적인 RS485 배선 원칙이다.
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||||
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||||
### RES — 회생 저항 입력 (2핀)
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||||
|
||||
| Pin | 표기 | 기능 |
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||||
| :-: | :--- | :--- |
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||||
| 1 | R- | 브레이크 저항 |
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||||
| 2 | R+ | 브레이크 저항 |
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100RPM 이상 속도 또는 급정지/비상정지 기능을 사용할 경우, 급감속 시 발생하는 역기전력으로부터
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||||
드라이버를 보호하기 위해 외부 회생 저항(권장 5~10Ω/100W) 연결을 권장한다. 본 로봇은 최고속도
|
||||
0.4m/s(둘레 반경 131.5mm 기준 약 29RPM)로 저속 운용이라 리스크는 낮지만, 급제동(decel 150ms)
|
||||
프로파일을 쓰므로 실외 장시간 운용 시 회생 저항 장착을 검토할 가치가 있다.
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||||
## 1.6 상태 LED
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||||
* **녹색 LED**: 전원 표시. 전원 인가 시 항상 점등.
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||||
* **적색 LED**: 알람 표시. 알람 발생 시 코드 횟수만큼 점멸 후 일시정지, 반복.
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||||
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||||
| 상태 | 점멸 횟수 | 원인 |
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||||
| :-: | :-: | :--- |
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||||
| Over-Voltage | 1 | 공급 전압이 최대 정격 초과 |
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||||
| Under-Voltage | 2 | 공급 전압이 최소 동작 전압 미만 |
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| Over-Current | 3 | 상간 단락 등으로 모터 상전류 초과 |
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||||
| Over-Load | 4 | 상전류가 설정 과부하 전류 초과 |
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||||
| Current out-of-tolerance | 5 | (예약) |
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||||
| Position out-of-tolerance | 6 | 목표 위치와 출력 위치 오차 초과 |
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||||
| Speed out-of-tolerance | 7 | 목표 속도와 출력 속도 오차 초과 |
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||||
| Internal reference error | 8 | 드라이버 내부 오류 |
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||||
| Parameter reading error | 9 | EEPROM 파라미터 읽기 오류 |
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||||
| Hall fault | 10 | 홀 케이블 미접속 또는 신호 오류 |
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||||
| High motor temperature | 11 | 모터 과열 |
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||||
| Encoder error | 12 | 엔코더 케이블 헐거움/핀 순서 오류 |
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||||
| Driver overtemperature | 13 | 드라이버 과열 |
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||||
| Speed setting error | 14 | 지령 속도가 정격 속도 초과 |
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||||
| Mixed error | 15 | 2개 이상 알람 동시 발생 |
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||||
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||||
RS485로는 이 상태를 레지스터 `0x20A5`(좌)/`0x20A6`(우)에서 비트마스크로 읽을 수 있으며,
|
||||
`xbox_motor_control.cpp`의 `decodeDriverError()`가 이를 한글 문자열로 변환한다. 상세는
|
||||
[05-error-troubleshooting.md](05-error-troubleshooting.md) 참고.
|
||||
|
||||
## 1.7 배선 요약도 (본 프로젝트 기준)
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```
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||||
┌─────────────────────────┐
|
||||
배터리 24-48V ─┤ DC/GND (좌 또는 우 or 양쪽) │
|
||||
│ │
|
||||
좌측 허브모터 ─┤ U/V/W (좌) │ 드라이버 #1 (Station ID 1)
|
||||
│ │ → 전방 좌/우 모터 구동
|
||||
우측 허브모터 ─┤ U/V/W (우) │
|
||||
│ │
|
||||
좌 엔코더/홀 ─┤ J2 │
|
||||
우 엔코더/홀 ─┤ J6 │
|
||||
│ │
|
||||
RS485 A/B/GND ┤ J5 ── (데이지체인) ──────┼──→ 드라이버 #2 (Station ID 2)
|
||||
│ │ → 후방 좌/우 모터 구동
|
||||
좌/우 브레이크 ─┤ J3 │
|
||||
└─────────────────────────┘
|
||||
│
|
||||
/dev/ttyUSB0 (RS485-USB 컨버터)
|
||||
│
|
||||
제어 PC (xbox_motor_control_cpp)
|
||||
```
|
||||
@@ -0,0 +1,274 @@
|
||||
# 02. RS485 통신 프로토콜 & 레지스터 맵
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||||
|
||||
출처: `resource/ZLAC8015D V4 Series RS485 Communication Version 1.06-20251111.pdf`,
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||||
`xbox_motor_control.cpp`
|
||||
|
||||
## 2.1 시리얼 포트 설정
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||||
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||||
| 항목 | 값 |
|
||||
| :--- | :--- |
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||||
| 프로토콜 | Modbus RTU |
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||||
| 보드레이트 | 115200 bps (기본값, 코드에서 사용) — 9600/19200/38400/57600/128000 선택 가능 |
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||||
| 데이터 비트 | 8 |
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||||
| 패리티 | None |
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||||
| 스톱 비트 | 1 |
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| 드라이버 주소 범위 | 1 ~ 127 (본 프로젝트: 드라이버#1=1, 드라이버#2=2) |
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||||
|
||||
`xbox_motor_control.cpp`의 `SerialPort::openPort()`가 termios로 위 설정(8N1, RAW 모드,
|
||||
VTIME=1 → 0.1s read timeout)을 그대로 구성한다.
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||||
|
||||
## 2.2 Modbus 프레임 포맷
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||||
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||||
```
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||||
[슬레이브 주소 1B][기능코드 1B][데이터 N B][CRC16 2B (Low,High 순)]
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||||
```
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||||
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||||
CRC는 표준 Modbus CRC16(다항식 0xA001, 초기값 0xFFFF) — `calcCRC16()`이 이를 그대로 구현.
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||||
### 지원 기능 코드
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||||
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||||
| 기능 | 코드 | 에러 응답 코드 |
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||||
| :--- | :-: | :-: |
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||||
| 다중 레지스터 읽기 | `0x03` | `0x83` |
|
||||
| 단일 레지스터 쓰기 | `0x06` | `0x86` |
|
||||
| 다중 레지스터 쓰기 | `0x10` | `0x90` |
|
||||
|
||||
| 에러 코드 | 이름 | 의미 |
|
||||
| :-: | :--- | :--- |
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||||
| `0x01` | Illegal function code | 지원하지 않는 기능 코드 |
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||||
| `0x02` | Illegal data address | 잘못된 레지스터 주소 |
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||||
| `0x03` | Illegal data value | 잘못된 데이터 값 |
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||||
|
||||
### 코드 구현 매핑
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||||
|
||||
| 클래스 함수 | 기능 코드 | 용도 |
|
||||
| :--- | :-: | :--- |
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||||
| `SerialPort::readRegs()` | 0x03 | 피드백/상태/전류한계 조회 |
|
||||
| `SerialPort::writeReg()` | 0x06 | 제어워드/모드/브레이크 등 단일 레지스터 쓰기 |
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||||
| `SerialPort::writeRegs()` | 0x10 | 가감속시간, 목표속도(L/R 동시) 쓰기 |
|
||||
|
||||
응답 검증은 CRC16 재계산 + 슬레이브 주소 일치 여부로 이루어지며(`writeReg`/`writeRegs`/`readRegs`
|
||||
모두 동일), 브로드캐스트(`slave==0`)일 때는 응답을 기다리지 않는다(`--bcast` 옵션).
|
||||
|
||||
읽기 타임아웃은 25ms(100Hz=10ms 주기 루프 안에서 여유를 둔 값), 쓰기 응답 타임아웃은 50ms로
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||||
설정되어 있다.
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||||
|
||||
## 2.3 코드가 실제로 사용하는 레지스터 (초기화/제어/피드백 경로)
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||||
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||||
| 주소 | 이름 | 방향 | 코드 사용처 |
|
||||
| :-- | :--- | :-: | :--- |
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||||
| `0x200D` | Control mode | W | `initDriver()`: `3` = 속도 제어 모드 고정 |
|
||||
| `0x200E` | Control word | W | `initDriver()`: `0x0006` 알람 클리어 → `0x0007` Disable → (가감속 설정 후) `0x0008` Enable |
|
||||
| `0x2080` / `0x2081` | 가속시간 좌/우 | W | `initDriver(acl_ms)`가 `writeRegs(0x2080,{acl,acl})`로 2레지스터 동시 기록 (기본 150ms) |
|
||||
| `0x2082` / `0x2083` | 감속시간 좌/우 | W | `initDriver(dcl_ms)`가 `writeRegs(0x2082,{dcl,dcl})`로 동시 기록 (기본 150ms) |
|
||||
| `0x2088` / `0x2089` | 목표속도 좌/우 (RPM, I16, ±3000) | W | `setRPMs()`: 매 틱 `writeRegs(0x2088,{l,r})`로 좌/우 동시 지령 |
|
||||
| `0x201A` | 출력단자 B0 (좌 브레이크) | W | `setBrakes()`: `0`=해제, `1`=잠금 |
|
||||
| `0x201B` | 출력단자 B1 (우 브레이크) | W | `setBrakes()`: 좌와 동일 값 동시 기록 |
|
||||
| `0x2033` / `0x2034` | 좌 정격전류 / 좌 최대전류 (0.1A) | R/W | `readCurrentLimits()`로 조회, `setMaxCurrent()`로 `0x2034`만 기록 |
|
||||
| `0x2063` / `0x2064` | 우 정격전류 / 우 최대전류 (0.1A) | R/W | 좌와 동일 패턴 (우 채널) |
|
||||
| `0x20A5` ~ `0x20AE` | 에러코드~토크 (아래 표 참고) | R | `readFeedback()`가 **10레지스터 연속 읽기**(0x03, count=10)로 한 번에 확보 |
|
||||
|
||||
### `readFeedback()`의 10레지스터 연속 읽기 상세 (`0x20A5` 시작, count=10)
|
||||
|
||||
| offset | 주소 | 이름 | 코드 내 변수 | 스케일 |
|
||||
| :-: | :-- | :--- | :--- | :--- |
|
||||
| 0 | `0x20A5` | 에러코드(좌) | `err_l` | 비트마스크 (그대로) |
|
||||
| 1 | `0x20A6` | 에러코드(우) | `err_r` | 비트마스크 (그대로) |
|
||||
| 2 | `0x20A7` | 실제위치 상위16비트(좌) | `val_l` 상위 | `int32_t` 합성 → `l_tick` |
|
||||
| 3 | `0x20A8` | 실제위치 하위16비트(좌) | `val_l` 하위 | 〃 |
|
||||
| 4 | `0x20A9` | 실제위치 상위16비트(우) | `val_r` 상위 | `int32_t` 합성 → `r_tick` |
|
||||
| 5 | `0x20AA` | 실제위치 하위16비트(우) | `val_r` 하위 | 〃 |
|
||||
| 6 | `0x20AB` | 실제속도(좌), 단위 0.1r/min | `vl` | `× 0.1f` → `l_fb` (RPM) |
|
||||
| 7 | `0x20AC` | 실제속도(우), 단위 0.1r/min | `vr` | `× 0.1f` → `r_fb` (RPM) |
|
||||
| 8 | `0x20AD` | 실제토크/전류(좌), 단위 0.1A | `tl` | `× 0.1f` → `l_torque_a` (A) |
|
||||
| 9 | `0x20AE` | 실제토크/전류(우), 단위 0.1A | `tr` | `× 0.1f` → `r_torque_a` (A) |
|
||||
|
||||
이 한 번의 통신으로 에러코드·엔코더 위치(주행거리 계산용)·속도 피드백·전류(부하 진단용)를
|
||||
모두 얻기 때문에, 100Hz 루프에서 드라이버 1대당 통신 1회(읽기)+1회(쓰기)만 필요하다.
|
||||
2대 드라이버 × 2회 = 틱당 최대 4회 왕복, `comm_ms`로 HUD에 실측 소요시간을 표시한다.
|
||||
|
||||
> 위치(`0x20A7`~`0x20AA`)는 엔코더 라인수 1024 기준 4체배(quadrature)로 회전당
|
||||
> `1024 × 4 = 4096`이 아니라, README 기준 실측 `16,384 ticks/rev`를 사용한다
|
||||
> (ZLLG80ASM250-**4096**-B 모터명의 4096은 엔코더 라인수이며, 4체배 카운팅 시
|
||||
> `4096 × 4 = 16384`가 된다. `0x2030`/`0x2060` "Encoder line" 파라미터 공장 기본값 1024와는
|
||||
> 별개로, 실제 장착된 ZLLG80ASM250-4096-B 모터는 라인수 4096 사양이므로 드라이버의
|
||||
> Encoder line 파라미터가 모터 사양(4096)에 맞춰 설정되어 있어야 `meters_per_tick` 계산이
|
||||
> 정확하다. 드라이버 실측정격전류가 15A인 것도 이 모터의 정격과 일치.)
|
||||
|
||||
## 2.4 에러코드 (`0x20A5` / `0x20A6`)
|
||||
|
||||
| 값 | 의미 | 코드 내 한글 표기 |
|
||||
| :-- | :--- | :--- |
|
||||
| `0x0000` | 정상 (No error) | (없음) |
|
||||
| `0x0001` | 과전압 (Over voltage) | 과전압 |
|
||||
| `0x0002` | 저전압 (Under voltage) | 저전압 |
|
||||
| `0x0004` | 과전류 (Over current) | 과전류 |
|
||||
| `0x0008` | 과부하 (Over load) | 과부하 |
|
||||
| `0x0010` | 전류 이상 (예약) | 전류이상(예약) |
|
||||
| `0x0020` | 엔코더 오차 (Encoder out of tolerance) | 엔코더오차 |
|
||||
| `0x0040` | 속도 이상 (예약) | 속도이상(예약) |
|
||||
| `0x0080` | 기준전압 오류 (Reference voltage error) | 기준전압오류 |
|
||||
| `0x0100` | EEPROM 오류 | EEPROM오류 |
|
||||
| `0x0200` | 홀센서 오류 | 홀센서오류 |
|
||||
| `0x0400` | 모터 과열 | 모터과열 |
|
||||
| `0x0800` | 엔코더 오류 | 엔코더오류 |
|
||||
| `0x2000` | 속도설정 오류 (지령속도가 정격속도 초과) | 속도설정오류 |
|
||||
|
||||
여러 비트가 동시에 서면 코드가 `"+"`로 이어붙여 표시한다 (`decodeDriverError()`).
|
||||
드라이버 알람 상세 진단과 대응은 [05-error-troubleshooting.md](05-error-troubleshooting.md) 참고.
|
||||
|
||||
## 2.5 제어워드(`0x200E`)와 초기화 시퀀스
|
||||
|
||||
| 값 | 의미 |
|
||||
| :-- | :--- |
|
||||
| `0x05` | 비상 정지 (Emergency stop) |
|
||||
| `0x06` | 알람 클리어 (Clear fault) |
|
||||
| `0x07` | 정지 (Stop / Disable) |
|
||||
| `0x08` | 활성화 (Enable) |
|
||||
| `0x10` | 동기 시작 (Start Synchronous, 포지션 모드 전용) |
|
||||
| `0x11` | 좌측 단독 시작 (Start Left, 포지션 모드) |
|
||||
| `0x12` | 우측 단독 시작 (Start Right, 포지션 모드) |
|
||||
|
||||
`MotorDriver::initDriver()`의 실제 시퀀스 (각 단계 사이 30ms 대기):
|
||||
|
||||
1. `0x200E` ← `0x0006` (알람 클리어)
|
||||
2. `0x200E` ← `0x0007` (Disable)
|
||||
3. `0x200D` ← `3` (속도 제어 모드)
|
||||
4. `0x2080`/`0x2081` ← 가속시간 (좌우 동시, 기본 150ms)
|
||||
5. `0x2082`/`0x2083` ← 감속시간 (좌우 동시, 기본 150ms)
|
||||
6. `0x200E` ← `0x0008` (Enable)
|
||||
7. `setBrakes(true)` — 초기 상태는 브레이크 잠금
|
||||
|
||||
이 프로젝트는 속도 제어 모드(Profile Velocity Mode)만 사용하며, 포지션/토크 모드 관련 레지스터
|
||||
(`0x208A`~`0x208F`, `0x2090`/`0x2091` 등)는 사용하지 않는다. 참고용으로 §2.7에 전체 표를 남긴다.
|
||||
|
||||
## 2.6 전류 한계 레지스터
|
||||
|
||||
| 주소 | 이름 | 단위 | 기본값 | 범위 |
|
||||
| :-- | :--- | :-: | :-: | :--- |
|
||||
| `0x2033` | 좌 정격전류 | 0.1A | 150 (15.0A) | 0-150 |
|
||||
| `0x2034` | 좌 최대전류 | 0.1A | 300 (30.0A) | 0-300 |
|
||||
| `0x2063` | 우 정격전류 | 0.1A | 150 (15.0A) | 0-150 |
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| `0x2064` | 우 최대전류 | 0.1A | 300 (30.0A) | 0-300 |
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`readCurrentLimits()`가 시작 시 1회 조회해 콘솔에 출력하고, `--max_current_a` 인자
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(기본 20.0A)로 최대전류를 4바퀴 동일하게 낮춘다. 정격전류(150=15A)는 쓰지 않고 최대전류만
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변경한다 — 근거와 튜닝 배경은 [05-error-troubleshooting.md](05-error-troubleshooting.md) 참고.
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## 2.7 전체 레지스터 주소록 (Address Directory, 매뉴얼 §4 원문 기준)
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### 공통 상수 (Left/Right 공통)
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| 주소 | 이름 | 접근 | 기본값 | 설명 |
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| :-- | :--- | :-: | :-: | :--- |
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| `2000h` | Communication offline time | RW/S | 0 | ms, 0-32000. 시간 내 통신 없으면 정지 |
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| `2001h` | RS485 Node ID | RW/S | 1 | 1-127 |
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| `2002h` | RS485 Baud Rate | RW/S | 2 | 1:128000 2:115200 3:57600 4:38400 5:19200 6:9600 |
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| `2003h` | Input signal status | RO | 0 | bit0-1: X0-X1 입력 레벨 |
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| `2004h` | Output signal status | RO | 0 | bit0-1: Y0-Y1 출력 레벨 |
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| `2005h` | Clear feedback position | RW | 0 | 0 무효, 1 좌, 2 우, 3 좌우 (미저장) |
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| `2006h` | Reset absolute zero point | RW | 0 | 0 무효, 1 좌, 2 우, 3 좌우 (미저장) |
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| `2007h` | Shaft state after power on | RW/S | 0 | 0 Enable 안 됨/락 안 됨, 1 Enable 안 됨/락 |
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| `2008h` | Maximum motor speed | RW/S | 1000 | r/min, 1-1000 |
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| `2009h` | Register parameter settings | RW | 0 | 0 무효, 1 공장 초기화 |
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| `200Ah` | CAN Node ID | RW/S | 1 | 1-127 |
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| `200Bh` | CAN Baud rate | RW/S | 1 | 0:1000 1:500 2:250 3:125 4:100 Kbit/s |
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| `200Ch` | Parking mode | RW/S | 0 | 0 Close, 1 Open |
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| `200Dh` | Control mode | RW/S | 0 | 0 undefined, 1 위치(상대), 2 위치(절대), 3 속도, 4 토크 |
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| `200Eh` | Control word | RW | 0 | §2.5 참고 |
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| `200Fh` | Sync/Async control status | RW/S | 0 | 0 동기, 1 비동기 |
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| `2010h` | RW 레지스터 EEPROM 저장 여부 | RW | 0 | 0 무효, 1 저장 |
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| `2011h` | Quick stop control | RW/S | 5 | 5 정지, 6 감속시간 적용 급정지, 7 감속시간 미적용 급정지 |
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| `2012h` | Close operation control | RW/S | 1 | 0 무효, 1 정상정지 |
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| `2013h` | Disable control | RW/S | 1 | 0 무효, 1 정지(switch on 상태로) |
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| `2014h` | Halt control | RW/S | 1 | 1 정지, 2 감속 급정지, 3 무감속 급정지 |
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| `2016h` | Input effective level | RW/S | 0 | bit0 X0, bit1 X1 (0 기본 High, 1 반전 Low) |
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| `2017h` | Input X0 function | RW/S | 9 | 0 none, 1-8 NC, 9 비상정지 |
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| `2018h` | Input X1 function | RW/S | 0 | 〃 |
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| `2019h` | Output effective level | RW/S | 0 | bit0 Y0, bit1 Y1, bit2 B0, bit3 B1 |
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| `201Ah` | **출력 B0 (좌 브레이크)** | RW/S | 0 | 0 Open, 1 Close — **코드 사용** |
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| `201Bh` | **출력 B1 (우 브레이크)** | RW/S | 0 | 0 Open, 1 Close — **코드 사용** |
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| `201Ch` | Output Y0 function | RW/S | 0 | 0 undefined, 1 알람신호, 2 상태신호, 3 목표위치도달(예약) |
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| `201Dh` | Output Y1 function | RW/S | 0 | 〃 |
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| `201Eh` | 드라이버 온도 보호 임계값 | RW/S | 800 | 0.1℃, 0-1200 |
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| `201Fh` | Alarm PWM 처리 방식 | RW/S | 0 | 0 close, 1 open |
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| `2020h` | Overload 처리 방식 | RW/S | 0 | 0 close, 1 open |
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| `2021h` | I/O 비상정지 처리 모드 | RW/S | 0 | 0 축고정(우선I), 1 댐핑(우선II), 2 축해제(우선III); low8=INPUT1 high8=INPUT2 |
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| `2022h` | Given speed resolution | RW/S | 1 | 1:1RPM ... A:0.1RPM |
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| `2023h` | Velocity overshoot | RW/S | 1 | 0 close, 1 open |
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| `2024h` | Regen resistance value | RW/S | 50 | 0.1Ω, 0-1000 |
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| `2025h` | Regen resistance power | RW/S | 100 | W, 0-1000 |
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| `2026h` | Regen opening voltage | RW/S | 650 | 0.1V, 360-750 |
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| `2027h` | Regen close voltage | RW/S | 600 | 0.1V, 310-700 |
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| `2028h` | Regen function control | RW/S | 1 | 0 close, 1 open |
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| `2029h` | Default running direction | RW/S | 0 | 0 CW, 1 CCW |
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### 좌모터 파라미터 (`2030h`~`204Ah`) / 우모터 파라미터 (`2060h`~`207Ah`, 좌+0x30 오프셋)
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| 좌 주소 | 우 주소 | 이름 | 접근 | 기본값 | 설명 |
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| :-- | :-- | :--- | :-: | :-: | :--- |
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| `2030h` | `2060h` | Encoder line | RW/S | 1024 | 0-4096 |
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| `2031h` | `2061h` | Hall offset angle | RW/S | 0 | 1°, -360~360 |
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| `2032h` | `2062h` | Overload factor | RW/S | 200 | %, 0-300 |
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| `2033h` | `2063h` | **정격전류** | RW/S | 150 | 0.1A, 0-150 — **코드 사용** |
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| `2034h` | `2064h` | **최대전류** | RW/S | 300 | 0.1A, 0-300 — **코드 사용** |
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| `2035h` | `2065h` | Overload protection time | RW/S | 300 | 10ms, 0-6553 |
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| `2036h` | `2066h` | Position following error threshold | RW/S | 409 | 10counts, 1-6553 |
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| `2037h` | `2067h` | Velocity smoothing factor | RW/S | 1000 | 0-30000 |
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| `2038h` | `2068h` | Current Loop Kp | RW/S | 600 | 0-30000 |
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| `2039h` | `2069h` | Current Loop Ki | RW/S | 300 | 0-30000 |
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||||
| `203Ah` | `206Ah` | Feedforward output smoothing | RW/S | 100 | 0-30000 |
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||||
| `203Bh` | `206Bh` | Torque output smoothing | RW/S | 100 | 0-30000 |
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||||
| `203Ch` | `206Ch` | Velocity Loop Kp | RW/S | 500 | 0-30000 |
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||||
| `203Dh` | `206Dh` | Velocity Loop Ki | RW/S | 100 | 0-30000 |
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||||
| `203Eh` | `206Eh` | Velocity Loop Kf | RW/S | 500 | 0-30000 |
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||||
| `203Fh` | `206Fh` | Position Loop Kp | RW/S | 100 | 0-30000 |
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||||
| `2040h` | `2070h` | Position Loop Kf | RW/S | 50 | 0-30000 |
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| `2043h` | `2073h` | Initial velocity (속도모드) | RW/S | 1 | r/min, 1-250 |
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| `2044h` | `2074h` | Initial velocity (위치모드) | RW/S | 1 | r/min, 1-250 |
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| `2045h` | `2075h` | Motor poles | RW/S | 15 | 4-64 |
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| `2046h` | `2076h` | Over temperature threshold | RW/S | 800 | 0.1℃, 0-1200 |
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| `2047h`-`204Ah` | `2077h`-`207Ah` | Velocity observer coefficients 1-4 | RW/S | 1000/750/350/1000 | 0-30000 |
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### 제어 파라미터 (`2080h`~`2091h`)
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| 주소 | 이름 | 접근 | 기본값 | 설명 |
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| :-- | :--- | :-: | :-: | :--- |
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| `2080h` | **S자 가속시간(좌)** | RW/S | 500ms | 0-32767ms — **코드 사용 (150ms)** |
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| `2081h` | **S자 가속시간(우)** | RW/S | 500ms | 0-32767ms — **코드 사용 (150ms)** |
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||||
| `2082h` | **S자 감속시간(좌)** | RW/S | 500ms | 0-32767ms — **코드 사용 (150ms)** |
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||||
| `2083h` | **S자 감속시간(우)** | RW/S | 500ms | 0-32767ms — **코드 사용 (150ms)** |
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| `2084h` | 급정지 감속시간(좌) | RW/S | 10ms | 0-32767ms |
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||||
| `2085h` | 급정지 감속시간(우) | RW/S | 10ms | 0-32767ms |
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| `2086h` | 토크 슬로프(좌) | RW/S | 300ms | mA/s(1/1000초 단위) |
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| `2087h` | 토크 슬로프(우) | RW/S | 300ms | 〃 |
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| `2088h` | **목표속도(좌)** | RW | 0 | I16, r/min, ±3000 — **코드 사용, 매 틱 기록** |
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||||
| `2089h` | **목표속도(우)** | RW | 0 | I16, r/min, ±3000 — **코드 사용, 매 틱 기록** |
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||||
| `208Ah`/`208Bh` | 목표위치 상/하위(좌) | RW | 0 | 포지션 모드 전용 (미사용) |
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||||
| `208Ch`/`208Dh` | 목표위치 상/하위(우) | RW | 0 | 포지션 모드 전용 (미사용) |
|
||||
| `208Eh`/`208Fh` | 최대속도(좌/우, 포지션모드) | RW/S | 120 r/min | 포지션 모드 전용 (미사용) |
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||||
| `2090h`/`2091h` | 목표토크(좌/우) | RW | 0 | mA, ±30000 — 토크 모드 전용 (미사용) |
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### 읽기 전용 상태 (`20A0h`~`20B0h`)
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| 주소 | 이름 | 단위/범위 | 코드 사용 여부 |
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| :-- | :--- | :--- | :--- |
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| `20A0h` | Software version | - | 미사용 |
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| `20A1h` | Bus voltage | 0.01V | 미사용 (배터리 전압 모니터링에 활용 가능) |
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| `20A2h` | Status word | L:bit7-6, R:bit15-14 → 00 해제/40 축고정/80 비상정지/C0 알람; bit0(L)/bit8(R) 0정지 1구동 | 미사용 |
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| `20A3h` | Hall input state | 0-7 (0,7이면 홀 오류), high8=좌 low8=우 | 미사용 |
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| `20A4h` | Motor temperature | 1℃, -55~120, high8=좌 low8=우 | 미사용 (과열 사전감지에 활용 가능) |
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| `20A5h` | **에러코드(좌)** | 비트마스크 (§2.4) | **코드 사용** |
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||||
| `20A6h` | **에러코드(우)** | 비트마스크 (§2.4) | **코드 사용** |
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||||
| `20A7h`/`20A8h` | **실제위치 상/하위(좌)** | counts, I16×2 | **코드 사용** → `l_tick` |
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||||
| `20A9h`/`20AAh` | **실제위치 상/하위(우)** | counts, I16×2 | **코드 사용** → `r_tick` |
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||||
| `20ABh` | **실제속도(좌)** | 0.1r/min | **코드 사용** → `l_fb` |
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||||
| `20ACh` | **실제속도(우)** | 0.1r/min | **코드 사용** → `r_fb` |
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||||
| `20ADh` | **실제토크/전류(좌)** | 0.1A, ±300 | **코드 사용** → `l_torque_a` |
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||||
| `20AEh` | **실제토크/전류(우)** | 0.1A, ±300 | **코드 사용** → `r_torque_a` |
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| `20AFh` | Software connected status | `01` | 미사용 |
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| `20B0h` | Driver temperature | 0.1℃, -550~1200 | 미사용 (과열 사전감지에 활용 가능) |
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||||
> **미사용이지만 유용한 레지스터**: `20A1h`(버스 전압), `20A4h`/`20B0h`(모터/드라이버 온도)는
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||||
> 현재 코드가 읽지 않는다. 배터리 저전압 경보나 열 관리 기능을 추가하려면 `readFeedback()`의
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||||
> 연속 읽기 범위를 확장하거나 별도 저빈도 폴링을 추가하는 것을 검토할 수 있다.
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@@ -0,0 +1,110 @@
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# 03. 로봇/드라이버 시스템 구성
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출처: `README.md`, `xbox_motor_control.cpp` (main 함수 상단 파라미터), 실측값
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## 3.1 로봇 물리 제원
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| 항목 | 값 | 비고 |
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| :--- | :-- | :--- |
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| 구동 방식 | 스키드 스티어(Skid-Steer) 4WD | 좌/우 각 2륜씩 기계적으로 독립 구동, 조향 없음 |
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| 전폭 (Track Width, W) | 576.0 mm | 좌우 바퀴 중심 간 거리 |
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| 전장 축간거리 (Wheelbase, L) | 368.4 mm | 전후 바퀴 중심 간 거리 |
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| 휠 유효 반경 (R) | 131.517 mm | 버니어 실측값, 10.35인치 타이어 |
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| 전면 범퍼 오프셋 | 45.0 mm | 휠 축 → 로봇 최전방 범퍼 |
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| 로봇 전폭(차체) | 410 mm | 라이다 회피 폭 계산 기준 |
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| 로봇 전장(차체) | 631 mm | |
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| 로봇 전고 | 286 mm | |
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## 3.2 모터 & 드라이버 매핑
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| 위치 | 모터 | 소속 드라이버 | Station ID | 시리얼 포트 | 드라이버 채널 |
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| :--- | :--- | :-: | :-: | :--- | :-: |
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| 전방 좌 (FL) | ZLLG80ASM250-4096-B V2.12 | 드라이버 #1 (전방) | 1 | `/dev/ttyUSB0` | Left |
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||||
| 전방 우 (FR) | ZLLG80ASM250-4096-B V2.12 | 드라이버 #1 (전방) | 1 | `/dev/ttyUSB0` | Right |
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||||
| 후방 좌 (RL) | ZLLG80ASM250-4096-B V2.12 | 드라이버 #2 (후방) | 2 | `/dev/ttyUSB0` (동일 포트, 데이지체인) 또는 `--port2` | Left |
|
||||
| 후방 우 (RR) | ZLLG80ASM250-4096-B V2.12 | 드라이버 #2 (후방) | 2 | 〃 | Right |
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||||
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||||
* 드라이버 2대는 **동일 RS485 버스(같은 USB-RS485 포트)를 공유**하는 것이 기본 동작이며,
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||||
Modbus 슬레이브 주소(1, 2)로 구분한다. `--port2`를 지정하면 별도의 물리 포트를 사용하도록
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||||
전환 가능(`sp2_ptr`가 `&sp1` 대신 `&sp2`를 가리키게 됨).
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||||
* `--bcast`/`--broadcast` 옵션 사용 시 두 드라이버 모두 주소 `0`(브로드캐스트)으로 동시에
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||||
명령을 받는다 — 이 경우 개별 피드백 조회/전류 조회는 생략된다(`driver_rear_ptr = nullptr`
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||||
로 유지, 앞뒤 드라이버가 응답을 구분해 회신할 수 없기 때문).
|
||||
* 좌/우 부호가 반대인 이유: `MotorDriver::setRPMs(l_rpm, r_rpm)`에 넘기는 지령에서
|
||||
`target_fr = -v_r * rpm_per_ms`, `target_rr = -v_r * rpm_per_ms`처럼 **우측 바퀴는 항상
|
||||
부호 반전**해서 넘긴다. 좌/우 모터가 로봇 상에서 물리적으로 반대 방향으로 장착되어 있어
|
||||
(양쪽 모터가 "전진"으로 회전해야 하는 U/V/W 위상이 거울 대칭) 이렇게 보정하지 않으면
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||||
우측 바퀴가 반대로 회전한다.
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||||
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||||
## 3.3 엔코더 해상도
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||||
* 모터 1회전당 **16,384 ticks** (4체배 카운팅 기준)
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||||
* `meters_per_tick = (2π × wheel_radius) / 16384`
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||||
* 주행거리(Odometry)는 4륜 엔코더 델타의 **중앙값(4개 중 중간 2개 평균)**으로 계산해,
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||||
웅덩이 등으로 한 바퀴가 들떠 헛도는 경우의 이상치를 자동으로 배제한다 (`dist_axle`).
|
||||
`dist_bumper = dist_axle + bumper_offset`(전진 시)으로 범퍼 기준 거리도 함께 산출.
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||||
|
||||
## 3.4 스키드 스티어 운동학
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||||
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||||
### 유효 선회 반경 계수
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||||
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```cpp
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||||
effective_w = sqrt(track_width² + wheelbase²) // 대각선 유효 폭
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||||
k_skid = (track_width + wheelbase² / track_width) / 2
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||||
```
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||||
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||||
`k_skid`는 순수 사각 스키드 스티어(회전축이 로봇 중심)보다 실제 마찰 중심을 반영해 보정한
|
||||
계수로, 직진+커브 선회 시 좌/우 바퀴 속도 차를 계산하는 데 사용된다.
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||||
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||||
### 모드 1 — 직진/커브 선회 (`is_spin_turn == false`)
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||||
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||||
좌측 스틱 전후(ly)로 전진 속도 `v_x = ly × max_v`를 만들고, 좌측 스틱 좌우(lx)로 곡선 조향을
|
||||
만든다. 저속에서 커브 반경이 스로틀과 무관하게 일정하도록, 각속도 `omega`는 **현재 전진 속도
|
||||
`v_x`에 비례**하도록 계산된다(상수 `max_v`가 아님 — 저속에서 안쪽 바퀴가 역회전해버리는 버그를
|
||||
막기 위한 수정):
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||||
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||||
```cpp
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||||
omega += -lx * (abs(v_x) / (effective_w / 2))
|
||||
v_l = v_x - omega * k_skid
|
||||
v_r = v_x + omega * k_skid
|
||||
target_fl = target_rl = v_l * rpm_per_ms
|
||||
target_fr = target_rr = -v_r * rpm_per_ms // 우측 부호 반전
|
||||
```
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||||
|
||||
### 모드 2 — 제자리 회전 (`is_spin_turn == true`, ly==0 && rx!=0)
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||||
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||||
우측 스틱 좌우(rx)만으로 제자리 선회한다. 순수 제자리 회전(ICR이 로봇 중심)은 고마찰 노면에서
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||||
정지마찰이 급격히 파괴돼 바퀴가 긁히므로, **미세한 전진 성분(`spin_arc_bias`, 기본 12%)**을
|
||||
섞어 ICR을 로봇 중심에서 살짝 벗어나게 해 스크럽 마찰을 줄인다:
|
||||
|
||||
```cpp
|
||||
omega = -rx * (max_spin_v / (effective_w / 2))
|
||||
v_bias = abs(rx) * max_spin_v * spin_arc_bias
|
||||
v_l = v_bias - omega * (effective_w / 2)
|
||||
v_r = v_bias + omega * (effective_w / 2)
|
||||
```
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||||
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||||
제자리 회전 진입 조건은 `ly == 0.0f`의 **완전 일치 비교**다. `applyDeadzone()`이 데드존
|
||||
이하 입력을 정확히 `0.0f`로 반환하기 때문에 안전하며, 부동소수점 근사 오차로 인한 오탐을
|
||||
막기 위해 별도 임계값을 두지 않고 정확히 이 특성에 의존한다.
|
||||
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||||
### 라이다 자동 회피 조향 (측면 회피 시, 조이스틱 좌우 입력이 없을 때)
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||||
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||||
```cpp
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||||
v_l = v_x - omega * k_skid
|
||||
v_r = v_x + omega * k_skid
|
||||
```
|
||||
(제자리 회전이 아니면서 `lx==rx==0`이고 `omega!=0`인 경우 — [04-software-control.md](04-software-control.md)
|
||||
의 라이다 회피 절 참고)
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## 3.5 속도 → 드라이버 RPM 지령 변환
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```cpp
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rpm_per_ms = 60 / (2π × wheel_radius) // m/s → RPM 변환 계수
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```
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계산된 `target_*`(RPM)는 곧바로 드라이버에 보내지 않고, 저크 제한(Jerk-Limited) S-curve
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프로파일(`jerkLimitedStep()`)을 거쳐 `cmd_*`로 서서히 수렴한 뒤 `setRPMs()`로 전달된다.
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소프트웨어 측 가감속/저크 프로파일은 드라이버 자체의 가감속 레지스터(`0x2080`~`0x2083`,
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150ms)보다 상위 레벨에서 한 번 더 부드럽게 다듬는 이중 구조다. 상세는
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||||
[04-software-control.md](04-software-control.md) 참고.
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@@ -0,0 +1,194 @@
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# 04. 소프트웨어 제어 구조 (`xbox_motor_control.cpp`)
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출처: `xbox_motor_control.cpp` 전체 (1382줄), `Makefile`, `run_4wd.sh`
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## 4.1 빌드 & 실행
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```bash
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make # g++ -O3 -std=c++17 -Wall -Wextra ... -lSDL2 -lpthread -llivox_lidar_sdk_shared
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./run_4wd.sh [PORT] # USB latency_timer 1ms 튜닝 + 빌드(필요시) + 실행
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```
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`run_4wd.sh`는 실행 전 `set_low_latency.sh`로 `/sys/bus/usb-serial/devices/<dev>/latency_timer`를
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16ms(리눅스 기본값) → 1ms로 낮춰, 100Hz 제어 루프에서 시리얼 read 지연이 병목이 되지 않게 한다.
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## 4.2 클래스 구조
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```
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SerialPort — 포트 open/close, Modbus RTU read/write (writeReg/writeRegs/readRegs)
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MotorDriver — SerialPort + slave_id를 감싸는 드라이버 1대(좌우 2채널) 추상화
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initDriver / setBrakes / setRPMs / readFeedback /
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readCurrentLimits / setMaxCurrent
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LidarObstacleDetector — Livox Mid-360S SDK 콜백 기반 장애물 거리 추적 (전/후/좌/우 4방향)
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```
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드라이버 2대(`driver_front`, `driver_rear`)가 각각 `MotorDriver` 인스턴스로 생성되며, 브로드캐스트
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모드가 아니면 후방 드라이버 포인터(`driver_rear_ptr`)가 유효해 개별 제어/피드백이 가능하다.
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## 4.3 100Hz 메인 루프 개요
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```
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매 틱 (10ms):
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1. SDL 이벤트 처리 (버튼: A=트립리셋, X=라이다 토글, B/Back=종료)
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2. 조이스틱 입력 읽기 + 데드존 적용
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3. 라이다 장애물 회피 로직 (속도 스케일링 + 조향 오프셋)
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4. 스키드 스티어 운동학으로 target_fl/fr/rl/rr(RPM) 계산
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5. airborne(들뜸) 판정된 바퀴는 target를 0으로 강제
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6. 상태머신(STOPPED/RUNNING/STOPPING) + 저크 제한 S-curve로 cmd_* 갱신
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7. setRPMs()로 드라이버에 지령 전송
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8. readFeedback()으로 드라이버에서 피드백 수신
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9. 드라이버 알람(에러코드) 감지 및 콘솔 경고
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10. 휠 상태(정상/들뜸/걸림) 판정, 주행거리 갱신
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11. (옵션) CSV 로그 기록
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12. HUD 한 줄 출력 (\r로 갱신)
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```
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## 4.4 상태 머신
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| 상태 | 전이 조건 | 동작 |
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| :--- | :--- | :--- |
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| `STOPPED` | 초기 상태 | `target_*` 절대값이 0.1 RPM 초과하면 브레이크 해제(`setBrakes(false)`) 후 50ms 대기, `RUNNING`으로 전이 |
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||||
| `RUNNING` | `STOPPED`에서 전이 | 저크 제한 프로파일로 `cmd_*` → `target_*` 추종. `target_*`와 `cmd_*`가 모두 임계값 이하면 `STOPPING`으로 전이 |
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||||
| `STOPPING` | `RUNNING`에서 전이 | 감속 프로파일로 0으로 수렴. `cmd_fl/fr`이 0.1 RPM 미만이면 즉시 정지 지령(`setRPMs(0,0)`) 후 50ms 뒤 브레이크 잠금, `STOPPED`로 복귀 |
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||||
브레이크 해제/잠금 시 50ms 대기를 두는 이유는 전자식 브레이크(솔레노이드)의 기계적 응답 시간을
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확보하기 위함이다.
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## 4.5 저크 제한(Jerk-Limited) S-curve 프로파일
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```cpp
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||||
jerkLimitedStep(current_vel, target_vel, current_accel&, max_accel, max_decel, jerk_limit)
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```
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* 목표 속도까지 **가속도 자체를 매 틱 `jerk_limit × dt`만큼만 변화**시켜 부드럽게 목표 가속도에
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도달시킨다. 정지 상태에서 출발할 때 첫 틱부터 풀가속도가 걸려 정지마찰이 급격히 파괴되는
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||||
문제(예: 저마찰 노면에서 순간 슬립)를 막기 위한 구조.
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||||
* 오버슈트 방지: 다음 틱 속도가 목표를 넘어서면 그 자리에서 목표값으로 스냅하고 가속도를 0으로
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||||
리셋한다.
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||||
* 가속/감속/저크 한계값은 CLI 인자로 조정 가능 (§4.8).
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||||
* 제자리 회전은 `spin_jerk_rate`(기본 220 RPM/s²)로 직진/커브 선회(`jerk_rate`, 기본 600 RPM/s²)
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보다 훨씬 완만하게 적용된다 — 고마찰 노면에서 제자리 선회 시 정지마찰이 급격히 깨지지 않도록
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가속에 도달하는 시간을 더 길게 늘린 것.
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## 4.6 착지(Landing) 스냅 처리
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들뜸(airborne) 상태에서 해제된(착지) 직후 한 틱은, 저크 제한 프로파일을 건너뛰고 `cmd_*`를
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`target_*`로 즉시 스냅한다(`just_landed_*` 플래그). 차체는 이미 그 속도로 이동 중인데 지령이
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||||
정지출발용 완만한 가속 램프를 다시 타면, 그 사이 바퀴가 지면 이동 속도를 못 따라가며 끌리는
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현상을 없애기 위함.
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## 4.7 라이다(Livox Mid-360S) 장애물 회피
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`LidarObstacleDetector`가 포인트클라우드 콜백에서 좌표를 17° 하향 피치 보정 후 4개 구역
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(전방/후방/좌측/우측)의 최소 거리를 EMA(지수이동평균, 접근 시 즉각 반응·회복 시 완만)로 추적한다.
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| 파라미터 | 기본값 | 의미 |
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| :--- | :-: | :--- |
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| `front_stop_dist` | 0.35 m | 전방 완전 정지 |
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| `front_warn_dist` | 0.50 m | 전방 감속 시작 (선형 스케일) |
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||||
| `side_dodge_dist` | 0.50 m | 측면 회피 조향 시작 |
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||||
| `side_stop_dist` | 0.20 m | 측면 회피 강도 100% 도달 거리 |
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||||
| `max_dodge_omega` | 0.35 rad/s | 자동 회피 최대 조향 각속도 |
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* 전진 중 전방 장애물 → 속도 스케일링(0~1) 또는 완전 정지.
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* 후진 중 후방 장애물 → 완전 정지만 적용(감속 스케일링 없음).
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||||
* 전진 중이면서 사용자가 좌우 조향(rx) 입력이 없을 때만 측면 회피 조향 개입 (요청 사양: 후진 시
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측면 회피 미적용).
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||||
* 라이다 데이터 800ms 이상 미수신 시 `connected=false`로 판단, HUD에 `LIDAR:WAITING` 표시.
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||||
* X 버튼으로 라이다 회피 기능 자체를 런타임에 토글 가능.
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||||
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## 4.8 휠 이상(들뜸/걸림) 진단
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속도 폐루프 특성상(부하 무관하게 지령 RPM을 추종하려 함) "지령 대비 실제속도" 하나만으로는
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무부하(들뜸)를 판정할 수 없다. 두 개의 독립된 판정 축을 사용한다:
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### 걸림/과부하 판정 (`classifyStall`)
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```cpp
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vel_ratio = |실제RPM| / |지령RPM|
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stall = (vel_ratio < stall_vel_ratio) && (|전류| >= stall_current_a)
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||||
```
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||||
지령속도가 `min_active_rpm`(기본 3 RPM) 미만이면 판정 보류. 기본값: `stall_vel_ratio=0.5`,
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`stall_current_a=12.0A`(정격 15A 근접).
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### 무부하/들뜸 판정 (`classifyAirPair`)
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||||
같은 지령속도를 받는 **같은쪽 앞뒤 페어**(FL↔RL, FR↔RR)의 전류를 비교한다. 좌/우를 통째로
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||||
비교하면 정상 커브 선회에서 좌우 지령속도가 원래 다르기 때문에 오탐이 발생하므로, 반드시
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||||
`target_fl==target_rl`, `target_fr==target_rr`가 항상 성립하는 앞뒤 페어끼리만 비교한다.
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||||
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```cpp
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||||
hi = max(|amp_a|, |amp_b|)
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||||
if (hi < 0.5A) return; // 둘 다 무전류(관성 주행)면 판정 보류
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||||
if (a < hi * airborne_current_ratio) air_a = true; // 기본 0.35
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||||
if (b < hi * airborne_current_ratio) air_b = true;
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||||
```
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||||
**디바운스**: 노이즈성 순간 전류 편차로 즉시 개입하지 않도록, `airborne_debounce_ticks`
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||||
(기본 5틱=50ms) 연속으로 조건이 유지될 때만 실제 `airborne_*` 상태가 확정되고 해당 바퀴
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||||
`target`이 0으로 강제된다. 접지력이 회복돼 전류가 정상화되면 다음 판정 틱에서 자동 해제되고,
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||||
§4.6의 착지 스냅 로직으로 즉시 원래 지령을 재개한다.
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||||
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||||
HUD의 `WHL(FL/FR/RL/RR)` 4글자는 각 바퀴 상태를 `O`(정상)/`A`(들뜸,Airborne)/`S`(걸림,Stall)로 표시.
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||||
## 4.9 드라이버 알람 감지
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`readFeedback()`로 받은 `err_f_l/err_f_r/err_r_l/err_r_r` 중 하나라도 0이 아니면 알람 발생으로
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간주, **상태 전이 시(0→알람) 1회만** 콘솔에 `decodeDriverError()` 결과와 함께 큰 경고를 출력한다
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||||
(매 틱 갱신되는 HUD 줄과 별개 라인). 알람 발생 시 드라이버가 명령을 무시하는 잠금 상태가 되어
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||||
소프트웨어 재시작만으로는 해제되지 않는 경우가 많음을 코드 주석이 명시 — 하드웨어 알람 클리어
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또는 전원 재투입이 필요할 수 있다. 상세 대응은
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||||
[05-error-troubleshooting.md](05-error-troubleshooting.md) 참고.
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## 4.10 CSV 로깅 (`--log <경로>`)
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매 틱 아래 컬럼을 기록한다:
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```
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t_ms,state,ly,lx,rx,
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cmd_fl,cmd_fr,cmd_rl,cmd_rr,
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fb_fl,fb_fr,fb_rl,fb_rr,
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||||
amp_fl,amp_fr,amp_rl,amp_rr,
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||||
stat_fl,stat_fr,stat_rl,stat_rr,
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||||
err_fl,err_fr,err_rl,err_rr,
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||||
dist_axle,comm_ms
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||||
```
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||||
실외에서 로봇을 조종하며 화면을 동시에 읽기 어려우므로, 문제가 된 구간(턱 넘는 지점 등)을
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||||
나중에 잘라서 분석하기 위한 용도.
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## 4.11 CLI 인자 전체 목록
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| 인자 | 기본값 | 설명 |
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| :--- | :-- | :--- |
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| `--port`, `--port1` | `/dev/ttyUSB0` | 전방 드라이버(및 기본 후방) 시리얼 포트 |
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| `--port2` | (없음, port1 재사용) | 후방 드라이버 전용 포트 지정 시 |
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| `--id1` | 1 | 전방 드라이버 Modbus 슬레이브 주소 |
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| `--id2` | 2 | 후방 드라이버 Modbus 슬레이브 주소 |
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| `--bcast` / `--broadcast` | off | 두 드라이버 모두 주소 0(브로드캐스트)으로 동시 제어 |
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| `--track_width` | 0.576 m | 좌우 바퀴 중심거리 |
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||||
| `--wheelbase` | 0.3684 m | 전후 바퀴 중심거리 |
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||||
| `--radius` | 0.131517 m | 휠 유효 반경 |
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| `--bumper` | 0.045 m | 휠 축→전면 범퍼 거리 |
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| `--accel` | 120 RPM/s | 최대 가속도 |
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| `--decel` | 180 RPM/s | 최대 감속도 |
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| `--jerk` | 600 RPM/s² | 직진/커브 저크 한계 |
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| `--spin_jerk` | 220 RPM/s² | 제자리 회전 저크 한계 |
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||||
| `--spin_arc_bias` | 0.12 | 제자리 회전 시 혼합할 미세 전진 비율 (0~1) |
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||||
| `--min_active_rpm` | 3.0 RPM | 이상판정 보류 임계 지령속도 |
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||||
| `--airborne_current_ratio` | 0.35 | 무부하(들뜸) 판정 전류비 |
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| `--stall_vel_ratio` | 0.5 | 걸림 판정 속도비 |
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||||
| `--stall_current_a` | 12.0 A | 걸림 판정 전류 임계값 |
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||||
| `--airborne_debounce_ticks` | 5 (50ms) | 들뜸 판정 디바운스 |
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||||
| `--log <path>` | (비활성) | CSV 로그 파일 경로 |
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||||
| `--max_current_a` | 20.0 A | 4바퀴 최대전류 일괄 설정 (음수=미변경) |
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| `--no_lidar` | (라이다 사용) | 라이다 비활성화 |
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| `--lidar_config` | `mid360s_config.json` | Livox SDK 설정 파일 |
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||||
| `--front_stop` | 0.35 m | 전방 정지거리 |
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||||
| `--front_warn` | 0.50 m | 전방 경고(감속)거리 |
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||||
| `--side_dodge` | 0.50 m | 측면 회피 감지거리 |
|
||||
| `--robot_width` | 0.410 m | 라이다 회피 폭 계산용 로봇 전폭 |
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||||
| `--lidar_height` | 0.460 m | 라이다 설치 높이 |
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||||
| `--lidar_pitch` | 17.0 deg | 라이다 하향 피치각 |
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||||
| `--lidar_x_offset` | 0.250 m | 라이다 전방 오프셋 |
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||||
| `--min_z` / `--max_z` | -0.40 / 0.80 m | 라이다 필터링 Z축 범위 |
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@@ -0,0 +1,91 @@
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||||
# 05. 알람 진단 & 트러블슈팅
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출처: `xbox_motor_control.cpp` 주석/구현, `resource/ZLAC8015D V4 Series RS485 Communication*.pdf`,
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`resource/ZLAC8015D V4 Series Manual*.pdf`
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## 5.1 드라이버 알람(에러코드) 대응표
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콘솔에 `[!!! 드라이버 알람 발생 !!!]`이 출력되면 `0x20A5`(좌)/`0x20A6`(우) 값을 근거로
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`decodeDriverError()`가 원인을 표시한다. HUD의 `[!!알람!!]` 태그도 `fault_active` 동안 계속
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표시된다.
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| 비트 | 한글 표기 | 가능한 원인 | 권장 대응 |
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| :-- | :--- | :--- | :--- |
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| `0x0001` 과전압 | 과전압 | 배터리 전압이 75V 근접/초과, 급감속 시 회생 전류 유입 | 배터리 전압 확인, 회생 저항(`RES` 단자) 장착 검토, `2011h` 급정지 설정을 감속시간 포함(6) 방식으로 |
|
||||
| `0x0002` 저전압 | 저전압 | 배터리 방전, 배선 전압강하, 순간 대전류로 전압 새그 | 배터리 충전 상태·배선 굵기 확인, `--max_current_a`로 최대전류를 낮춰 순간 전압강하 완화 |
|
||||
| `0x0004` 과전류 | 과전류 | 상간 단락, 급격한 부하 변화, 배선 손상 | 배선/커넥터 점검, 모터 상간 저항 측정. 지속 시 드라이버 교체 검토 |
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||||
| `0x0008` 과부하 | 과부하 | 지형 저항/걸림 상태가 `2035h`(과부하 보호시간, 기본 300×10ms=3s) 이상 지속 | §5.3 전류 한계 튜닝 참고. 걸림(Stall) HUD 표시와 함께 발생하면 지형/장애물 확인 |
|
||||
| `0x0020` 엔코더오차 | 엔코더오차 | 위치 폐루프 추종 오차가 `2036h`(기본 4090 counts) 초과 | 급격한 외력(충돌, 헛도는 지면)으로 순간 발생 가능. 반복 시 엔코더 배선 확인 |
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||||
| `0x0080` 기준전압오류 | 기준전압오류 | 드라이버 내부 기준전압 회로 이상 | 드라이버 하드웨어 이상 — 제조사 문의 |
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||||
| `0x0100` EEPROM오류 | EEPROM오류 | 파라미터 저장영역 읽기 실패 | `2009h=1`로 공장 초기화 후 필요한 파라미터(전류한계, 가감속 등) 재설정 |
|
||||
| `0x0200` 홀센서오류 | 홀센서오류 | 홀 케이블 미접속/단선, 핀 순서 오류 | J2/J6 커넥터 및 홀 배선 점검 |
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||||
| `0x0400` 모터과열 | 모터과열 | 모터 온도가 임계치 초과(과부하 지속 주행 등) | 잠시 정지해 냉각, 반복 시 `--max_current_a` 하향 또는 부하 조건 재검토 |
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||||
| `0x0800` 엔코더오류 | 엔코더오류 | 엔코더 케이블 헐거움/핀 순서 오류(매뉴얼 명시) | J2/J6 커넥터 재체결, 케이블 단선 여부 확인 |
|
||||
| `0x2000` 속도설정오류 | 속도설정오류 | 지령속도가 정격 속도(`2008h`, 기본 1000rpm) 초과 | 코드의 `setRPMs()` 클램프(±3000)가 드라이버 정격보다 커서 이론상 발생 가능 — `2008h` 값과 실제 사용 RPM 범위 확인 |
|
||||
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||||
> `0x0010`(전류이상), `0x0040`(속도이상)은 매뉴얼상 예약(Reserved) 비트로 정상 동작에서는
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||||
> 발생하지 않는다.
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||||
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||||
**공통 대응 원칙**: 알람 발생 시 드라이버가 명령을 무시하는 잠금 상태가 될 수 있어 소프트웨어
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재시작만으로는 풀리지 않는 경우가 많다. RS485로 `0x200E ← 0x0006`(알람 클리어) 후
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||||
`0x200E ← 0x0008`(Enable) 순으로 재초기화가 필요하며, `initDriver()`가 프로그램 재시작 시
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||||
이 시퀀스를 자동 수행한다. 그래도 반복되면 전원 재투입(Power Cycle)을 시도한다.
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||||
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||||
## 5.2 휠 이상(들뜸/걸림) 진단 — 알람이 아닌 소프트웨어 레벨 진단
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||||
드라이버 알람과 별개로, 애플리케이션 레벨에서 4륜 각각의 상태를 실시간 분류한다
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||||
(원리는 [04-software-control.md](04-software-control.md) §4.8 참고). HUD `WHL` 표시:
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||||
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||||
| 표시 | 의미 | 조치 |
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||||
| :-: | :--- | :--- |
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||||
| `O` | 정상(Ok) | - |
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||||
| `A` | 들뜸(Airborne) — 동료 바퀴 대비 전류가 비정상적으로 낮음 (무부하 헛돎) | 자동으로 해당 바퀴 지령을 0으로 낮춤. 지속되면 지형(웅덩이, 턱) 확인 |
|
||||
| `S` | 걸림(Stall) — 지령 대비 실제속도가 크게 못 따라가며 고전류 지속 | 장애물 끼임, 지형 저항 확인. 반복 시 `0x0008` 과부하 알람으로 이어질 수 있음 |
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||||
이 진단은 어디까지나 소프트웨어 추정치이며, 드라이버 알람(§5.1)과는 독립적으로 동작한다.
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||||
`--log`로 CSV를 남기면 `stat_*`/`amp_*` 컬럼으로 사후 분석이 가능하다.
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||||
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||||
## 5.3 최대전류(`0x2034`/`0x2064`) 튜닝 배경
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||||
코드 기본값은 `--max_current_a 20.0`(공장 기본 최대전류 30A보다 낮춤). 코드 주석에 남겨진
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실측 배경:
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||||
> 실측 결과 정격 15A / 최대 30A(공장 기본값) 그대로 사용 시, 걸림/과부하 상황에서 드라이버가
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||||
> 30A까지 전류를 밀어붙이며 3초(과부하 보호시간 `2035h` 기본값)씩 버티다가 과부하 알람이
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||||
> 발생하는 문제가 있었다. 정격(15A) 위로 5A 정도의 여유는 남기되, 상한을 20A로 낮춰 과도한
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||||
> 전류로 장시간 버티는 상황 자체를 줄인 것.
|
||||
|
||||
* `--max_current_a`에 음수를 주면 드라이버에 저장된 기존/공장 설정을 그대로 둔다(미변경).
|
||||
* 정격전류(`0x2033`/`0x2063`)는 코드가 변경하지 않는다 — 최대전류만 낮춘다.
|
||||
* 실외 험지 주행에서 순간 고부하가 잦다면 이 값을 상황에 맞게 재조정할 것. 너무 낮추면
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정상 등판/가속 상황에서도 전류 제한에 걸려 토크 부족이 발생할 수 있다.
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* 시작 시 콘솔에 출력되는 "전방/후방 드라이버 전류설정" 로그로 **실제 드라이버에 저장된 값**을
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항상 확인할 수 있다(문서 기본값이 아니라 하드웨어에 실제로 쓰여있는 값).
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## 5.4 RS485 통신 트러블슈팅
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| 증상 | 가능한 원인 | 확인/조치 |
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| :--- | :--- | :--- |
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| 시작 시 "포트 열기 실패" | 잘못된 `/dev/ttyUSB*` 경로, 권한 부족 | `ls /dev/ttyUSB*`로 실제 장치명 확인, `dialout` 그룹 권한 확인 |
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| "전류설정 조회 실패" 경고 | 배선 불량, 종단저항 미설정, 슬레이브 주소 불일치 | J5 커넥터 A/B/SGND 배선, 데이지체인 마지막 드라이버의 SW2 종단저항, `--id1`/`--id2`가 실제 드라이버 주소와 일치하는지 확인 |
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| 명령은 가는데 응답이 자주 누락(HUD `comm_ms` 급등, 피드백 값이 갱신 안 됨) | 100Hz 루프 대비 응답 지연/노이즈, USB latency_timer 미적용 | `set_low_latency.sh` 적용 여부 확인(`cat /sys/bus/usb-serial/devices/<dev>/latency_timer`가 1이어야 함), 차폐 트위스트페어 케이블 및 접지 확인 |
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| 알람은 없는데 바퀴가 반대로 회전 | 좌/우 모터 배선 반대 장착 오인, `2029h` 기본 회전방향 설정 문제 | [03-system-architecture.md](03-system-architecture.md) §3.2의 우측 부호 반전 로직 확인. 하드웨어적으로 U/V/W가 뒤바뀐 경우 `2029h`(Default running direction)로도 보정 가능 |
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| CRC 불일치로 통신 실패 반환 (`readRegs`/`writeReg`가 `false`) | 전기 노이즈, 접지 불량, 데이지체인 배선 길이 과다 | 코드는 CRC16을 재계산해 손상된 응답을 자동으로 폐기하므로 오탐 지령은 방지되지만, 값 자체가 갱신되지 않아 HUD가 멈춘 것처럼 보일 수 있다. 배선 점검 필요 |
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> 코드는 통신 실패 시 **재시도(retry)를 하지 않는다** — 실패한 틱은 그냥 다음 100Hz 틱으로
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> 넘어간다. 이는 저지연(latency)을 우선한 설계 선택이며, 지속적인 통신 불량은 알람이 아니라
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> "피드백이 갱신되지 않음"으로만 나타날 수 있으므로 HUD의 `comm_ms` 값과 위치/전류 피드백이
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> 실제로 변하는지 함께 관찰해야 한다.
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## 5.5 운용 전 체크리스트
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1. 배선: 좌/우 U/V/W, 엔코더/홀(J2·J6), RS485 A/B/SGND(J5), 브레이크(J3) 재확인.
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2. RS485 종단저항: 데이지체인 마지막 드라이버에서만 SW2 ON.
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3. `run_4wd.sh` 실행 후 콘솔에서 "전방/후방 드라이버 전류설정" 값이 기대값(정격15A 근방,
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최대 20~30A)인지 확인.
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4. 알람 없이 브레이크가 해제/잠금되는지(휠 수동 회전 저항으로 체감) 확인.
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5. 저속으로 A버튼(트립리셋) → 직진 → 정지 → 후진 테스트로 좌/우 회전 방향이 의도대로인지
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확인.
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6. 라이다 연결 시 HUD에 `LIDAR:OFF`가 아닌 실측 거리(`F:x.xxm|L:...|R:...`)가 표시되는지 확인.
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7. 실외 주행 전 `--log`로 CSV 기록을 켜서 최초 주행 구간을 남겨두면 사후 튜닝(§5.3, §4.11의
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`--stall_*`/`--airborne_*` 인자)에 유용하다.
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@@ -0,0 +1,162 @@
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# 06. IMU 도입을 통한 제어 고도화 — 조사 및 계획 (실행 전 검토용)
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> **이 문서는 계획안이다. 코드는 아직 수정하지 않았다.** 아래 내용을 검토하고 방향에 동의하면
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> 그때 `xbox_motor_control.cpp`에 반영을 시작한다.
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>
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||||
> **갱신 이력**: 이 문서에 대한 1차 Q&A가 [`QnA/q1.md`](../QnA/q1.md) / [`QnA/a1.md`](../QnA/a1.md)에
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||||
> 정리되어 있다. 개루프/폐루프 계층 구조에 대한 실무 관행, 온라인 ICR 추정 가능성, 헤딩 홀드에
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||||
> 필요한 필터링 수준, IMU 하드웨어(HWT905) 확정 내용이 아래 §6.4, §6.7에 반영되어 있다.
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출처: `resource/husky.md`(Clearpath Husky User Manual 링크), Clearpath `robot_localization`
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연동 자료, Yi, J. et al., *"Kinematic Modeling and Analysis of Skid-Steered Mobile Robots With
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||||
Applications to Low-Cost Inertial-Measurement-Unit-Based Motion Estimation,"* IEEE Transactions
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||||
on Robotics, 25(5), 2009 (이하 "Yi 2009"), Pentzer, J. et al., *"Model-based Prediction of
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||||
Skid-steer Robot Kinematics Using Online Estimation of Track Instantaneous Centers of Rotation,"*
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||||
Journal of Field Robotics, 2014 (이하 "Pentzer 2014"), 그리고 본 저장소
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`xbox_motor_control.cpp` 현재 구현.
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## 6.1 왜 이 조사를 하는가
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Husky(Clearpath Robotics)는 본 로봇과 동일한 **스키드 스티어 4WD 실외 플랫폼**이다. Husky의
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표준 소프트웨어 스택은 휠 오도메트리만 쓰지 않고, `robot_localization`의
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`ekf_localization_node`로 **휠 오도메트리 + IMU**를 융합해 `/odometry/filtered`를 만들고, 이를
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헤딩 유지·자율주행의 기준으로 삼는다. 이 구조와 그 이론적 근거(Yi 2009)를 우리 시스템과
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비교하면, 현재 우리 제어가 왜 "투박"한지, 그리고 IMU 추가가 실제로 어떤 문제를 해결하는지가
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명확해진다.
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## 6.2 현재 구현의 한계 (코드 근거)
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| # | 한계 | 코드 근거 |
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| :-: | :--- | :--- |
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| 1 | **완전 개루프(open-loop) 텔레옵.** 조이스틱 입력 → 킨매틱스 수식 → 저크제한 램프 → RPM 지령까지, 로봇이 실제로 그 지령대로 움직였는지 확인하는 피드백이 전무하다. | `main()` 루프 전체 — `target_*` 계산에 어떤 실측 모션 피드백도 관여하지 않음 |
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| 2 | **헤딩/자세(x, y, θ) 추정 자체가 없다.** 주행거리(trip meter)는 4륜 엔코더 델타의 중앙값이라는 스칼라 값 하나뿐이고, 회전 방향/누적 헤딩은 어디에도 저장되지 않는다. | `dist_axle` 계산부 (엔코더 tick → 거리만 산출, 각속도 적분 없음) |
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| 3 | **고정 트랙폭 공식이 ICR을 로봇 중심으로 가정.** `k_skid = (track_width + wheelbase²/track_width) / 2`는 Yi 2009가 지적하는 "단순화된 근사"이며, 실제 좌/우/로봇 ICR이 중심에서 벗어나는 지면 마찰 효과를 반영하지 않는다. | `k_skid`, `effective_w` 계산부 |
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||||
| 4 | **매직넘버로 근사 오차를 손땜빵.** `spin_arc_bias=0.12`(제자리 회전 시 스크럽 마찰 완화용 임의 전진 비율), `spin_jerk_rate=220`(제자리 회전만 저크를 더 낮춤) 등은 모두 "ICR이 실제로는 중심이 아니다"라는 동일 현상을 실측 없이 경험적으로 조정한 값들이다. | 코드 상단 파라미터 선언부 주석 |
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||||
| 5 | **슬립 진단이 전류만으로 이루어지는 간접 추정.** `classifyStall`/`classifyAirPair`는 지령 대비 실제 RPM과 전류만 보고 개별 바퀴 상태를 추정한다. 전류는 부하·경사·배터리 전압 새그에도 영향받으므로, "로봇 전체가 실제로 회전/가속하고 있는가"라는 직접적 진단은 불가능하다. | `classifyStall()`, `classifyAirPair()` |
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| 6 | **직진 시 편향(drift) 자동 보정 수단이 없다.** 좌/우 지면 마찰이 다르면 동일 RPM을 줘도 로봇이 서서히 한쪽으로 틀어지는데, 이를 감지할 헤딩 기준 자체가 없어 순전히 운전자가 조이스틱으로 수동 보정해야 한다. | 없음 (기능 자체 부재) |
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## 6.3 Yi 2009 논문이 제시하는 제어/추정 방식 (요약)
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1. **3-ICR 운동학 모델**: 좌측 휠(트랙), 우측 휠(트랙), 로봇 몸체 각각에 별도의 순간회전중심
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(ICR_l, ICR_r, ICR_b) 좌표를 부여한다. 기존 "트랙폭 하나로 결정되는" 모델을 일반화한 것으로,
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`(v_l, v_r) → (v_x, ω)` 관계가 이 3개 ICR 좌표를 파라미터로 하는 선형식이 된다.
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2. **오프라인/온라인 캘리브레이션**: ICR 좌표는 고정 상수로 가정하지 않고, 실측 모션(외부
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기준 또는 IMU)에 대해 최소자승으로 피팅하거나 EKF 상태의 일부로 추정한다. Pentzer 2014는
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이를 한 발 더 발전시켜 **속도·지형에 따라 ICR이 실시간으로 변한다고 보고 온라인으로 계속
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추정**하는 방식을 제안한다.
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3. **IMU-EKF 융합**: 자이로 요레이트는 슬립과 무관하게 로봇의 실제 회전각속도를 직접 측정한다.
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이를 ICR 모델의 휠-기반 예측치와 EKF로 결합하면, 저가 스트랩다운 IMU + 휠 인코더만으로도
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위치/헤딩 추정 정확도가 크게 향상됨을 실험으로 보인다.
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4. **부가 효과 — 잔차 기반 슬립 검출**: 휠 기반 ω 예측치와 자이로 실측치의 차이(잔차) 자체가
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정량적 슬립 지표가 된다. 이는 §6.2-5에서 지적한 "전류만으로 하는 간접 추정"보다 훨씬 직접적인
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신호다.
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## 6.4 단계별 개선 계획 (Phase 1 → 5, 각 단계는 독립적으로 가치가 있고 이전 단계에 얹는 구조)
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> 설계 원칙: 각 Phase는 **먼저 관측/로깅으로 검증**한 뒤에만 제어 루프에 개입하도록 순서를
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> 잡았다. 검증 없이 곧바로 폐루프 보정을 넣으면, IMU 노이즈나 마운트 문제를 슬립으로 오판해
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> 오히려 제어가 나빠질 위험이 있기 때문이다(§6.6 리스크 참고).
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### Phase 0 — IMU(HWT905) 정식 매뉴얼 확보 및 레지스터 맵 문서화 (선행 작업)
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* IMU 하드웨어는 **WitMotion HWT905-RS485**로 확정 (근거: `QnA/a1.md` §Q4 — 9축 AHRS 융합
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출력, RS485/Modbus 프로토콜 지원, IP67, 최대 200Hz).
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||||
* RS485+Modbus라는 점에서 `xbox_motor_control.cpp`의 `SerialPort`(Modbus RTU, CRC16,
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`readReg`/`writeReg`/`readRegs`)를 상당 부분 재사용 가능할 것으로 예상되나, **정확한
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||||
레지스터 주소(각속도/각도/가속도/지자기, 출력레이트, 슬레이브 주소 설정)는 아직 확정하지
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못했다** — 확보한 정식 PDF가 이미지 스캔본이라 텍스트 추출이 안 됐기 때문.
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* 실행 순서: (1) 텍스트 검색 가능한 정식 매뉴얼을 `resource/`에 추가 → (2) ZLAC8015D 문서와
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동일한 정밀도로 `doc/07-imu-hwt905-spec.md`(가칭) 작성 → (3) 그 다음에야 Phase 1 코드 작업
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착수.
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* **버스 분리 여부 결정 필요**: ZLAC8015D 드라이버 2대가 쓰는 RS485 버스에 IMU를 슬레이브로
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얹을지, 별도 USB-RS485 포트로 분리할지는 실측(3개 슬레이브를 한 버스에 얹었을 때 100Hz
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루프의 `comm_ms` 여유)으로 결정한다(§6.7 참고).
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### Phase 1 — IMU 연동 + 순수 관측 (제어 루프 미개입)
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* Phase 0에서 확정한 레지스터로 HWT905에서 요레이트(Z축 자이로) 최소, 가능하면 roll/pitch도
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함께 읽는다. 장착 위치는 차체 무게중심에 근접하고 진동이 적은 곳.
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* 별도 스레드에서 100Hz 이상으로 폴링해 값을 전역/원자적으로 공유(기존
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`LidarObstacleDetector`가 이미 별도 스레드+뮤텍스 패턴을 쓰고 있으므로 동일 패턴 재사용
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가능).
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* **제어 로직은 건드리지 않는다.** 요레이트 값을 HUD 한 줄에 추가 표시하고, `--log` CSV에
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`imu_gyro_z` 컬럼만 추가.
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* 목적: 실제 하드웨어 노이즈 특성, 진동 영향, 드리프트/바이어스 크기를 먼저 눈으로 확인.
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HWT905는 온보드 AHRS 필터를 내장하므로(`QnA/a1.md` §Q3), 애플리케이션 레벨에서 별도
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저역통과/상보필터를 얼마나 더 추가해야 하는지는 이 단계의 실측으로 판단한다.
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### Phase 2 — 헤딩(θ) 적분 + x,y 오도메트리 노출
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* 자이로 요레이트를 단순 적분해 헤딩 θ를 추정하고, 기존 `dist_axle`(휠 기반 선속도 크기)과
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결합해 x, y 위치도 함께 적분.
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* 휠 기반 ω(현재 `k_skid` 공식으로부터 나오는 값)와 IMU 기반 ω를 **나란히** HUD/CSV에 출력해
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두 추정치가 실제로 얼마나 차이 나는지 정량적으로 확인. 이 차이가 바로 §6.3-4의 슬립 잔차다.
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* 아직 제어에는 반영하지 않음 — Phase 1과 마찬가지로 "계측 단계".
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### Phase 3 — 직진 헤딩 홀드 (첫 폐루프 개입)
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* 조향 입력(`lx`, `rx`)이 0이고 전진/후진 중일 때, θ를 "락(lock)"하고 IMU 실측 요레이트가
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0에서 벗어나면 작은 PI 트림을 좌/우 `cmd_*`에 더해 편향을 보정.
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* 개입 폭에 상한을 두어(예: 최대 트림 RPM 제한) 사용자의 의도적 조향을 절대 압도하지 않게 함.
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* 이 단계부터 "운전자가 매번 손으로 직진 편향을 보정하는" 현재의 투박함이 실질적으로 개선됨.
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### Phase 4 — IMU 기반 전신(whole-body) 슬립 감지 (기존 전류 진단 보완)
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* 지령 ω 대비 IMU 실측 ω의 오차가 임계값을 넘으면 "전체 슬립"(예: 젖은 잔디, 빙판, 4륜 동시
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헛돎)으로 판정 — 기존 `classifyStall`/`classifyAirPair`(개별 휠·전류 기반)와는 독립적인
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신호이므로 서로 교차검증하는 2중 진단 체계가 됨.
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* 전체 슬립 판정 시 속도를 일시적으로 낮추는 등, 기존 라이다 회피의 `speed_scale` 메커니즘과
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유사한 패턴으로 개입 가능.
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### Phase 5 — ICR 실측 캘리브레이션으로 매직넘버 제거 (정적 → 온라인 확장)
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* **5a. 정적 캘리브레이션 (먼저 검증)**: 다양한 속도·회전반경 조합으로 주행하며 지령 대비 IMU
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실측 ω를 기록, 최소자승으로 유효 트랙폭/ICR 오프셋을 피팅. `k_skid`, `effective_w`, 그리고
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경험적으로 넣은 `spin_arc_bias=0.12` 같은 값을 이 실측 피팅값으로 교체하거나 근거를 마련.
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* **5b. 온라인 ICR 추정 (선택적 확장, `QnA/a1.md` §Q2)**: ICR은 실제로는 경사·무게중심·지형
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마찰·트레드 마모에 따라 계속 변하는 값이므로(Pentzer 2014), 5a의 정적 상수 대신
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`effective_ICR_gain = 실측_요레이트(IMU) / 지령_차동속도`를 매 틱 갱신하는 방식으로 확장할
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수 있다. 구현/검증 부담이 커지므로 5a가 실외에서 충분히 검증된 뒤에만 착수.
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||||
* 커밋 이력(`19fb70d Fix curve-steering wheel-reversal at partial throttle`,
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`ae3f92f Improve outdoor traction control`)에서 반복적으로 나타난 "저속/부분 스로틀에서
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커브가 이상하게 도는" 류의 버그들은 상당수가 이 근사식의 부정확성에서 기인했을 가능성이
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높다 — 근본 원인 제거 시도.
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### Phase 6 (장기, 선택) — 자율주행 확장 가능성
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* Phase 2에서 만든 x,y,θ 추정을 Livox Mid-360S(이미 장착, 현재는 반응형 회피에만 사용)와
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결합하면 SLAM/웨이포인트 주행으로 자연스럽게 확장 가능. 이번 계획의 범위 밖이지만, IMU
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도입이 갖는 장기적 가치로 기록해 둔다.
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## 6.5 Husky 실제 소프트웨어 스택과의 대응 관계
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| Husky (`robot_localization` 기반) | 본 계획의 대응 Phase |
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| :--- | :--- |
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| 휠 인코더 오도메트리 (`/husky_velocity_controller/odom`) | 이미 존재 (`readFeedback()` 기반 `l_fb`/`r_fb`, `l_tick`/`r_tick`) |
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| IMU (`/imu/data`) | Phase 1 |
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| `ekf_localization_node` (휠+IMU 융합 → `/odometry/filtered`) | Phase 2, 장기적으로 정식 EKF로 고도화 가능 |
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| 헤딩 기반 주행 안정성 | Phase 3 |
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| Nav Stack 기반 자율주행 | Phase 6 (장기) |
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## 6.6 리스크 / 트레이드오프
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* **진동 노이즈**: 실외 오프로드 특성상 차체 진동이 크다. 저역통과/상보필터 없이 자이로 값을
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바로 쓰면 오히려 노이즈를 슬립으로 오판할 수 있다 — Phase 1의 "순수 관측" 단계를 반드시
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거쳐 실제 노이즈 특성을 먼저 파악해야 한다.
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* **마운트 위치**: 무게중심에서 멀거나 진동이 심한 곳에 달면 가속도계 값이 왜곡된다. 요레이트는
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위치에 덜 민감하지만 완전히 자유롭지는 않다.
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* **추가 통신/스레드 부하**: 100Hz 제어 루프에 영향을 주지 않도록 IMU 폴링은 별도 스레드로
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분리(라이다와 동일 패턴)하고, 메인 루프는 원자적 읽기만 수행해야 한다.
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* **개발/검증 비용**: Phase 3 이후의 폐루프 개입은 실외 실주행 테스트로만 튜닝 가능하다 —
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단계별로 나눠 각 단계를 충분히 검증한 뒤 다음 단계로 넘어가는 접근이 필요하다.
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## 6.7 결정이 필요한 사항
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| # | 항목 | 상태 |
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| :-: | :--- | :--- |
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| 1 | **목표 범위**: Phase 3(헤딩 홀드)까지만 목표로 할지, Phase 6(자율주행 확장)까지 염두에 두고 설계할지 — Phase 2 오도메트리 구조(단순 적분 vs 정식 EKF)에 영향 | 미결정 |
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| 2 | **IMU 하드웨어** | **결정됨 — WitMotion HWT905-RS485** (`QnA/a1.md` §Q4) |
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| 3 | **RS485 버스 분리 여부**: IMU를 ZLAC8015D와 같은 버스에 얹을지, 별도 포트로 분리할지 | 미결정 — Phase 1 실측 후 결정 |
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| 4 | **시작 지점**: Phase 0(매뉴얼 확보/문서화)부터 순차 진행할지, 특정 Phase만 우선 원하는지 | 미결정 |
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이 문서에 대한 피드백을 반영해 계획을 확정한 뒤 코드 작업을 시작한다.
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@@ -0,0 +1,235 @@
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# 07. 2.5D 맵 기반 자율주행 — 현재 상태 정리와 다음 단계 (Phase 6)
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> **문서 성격 변경**: 이전 버전은 "계획안, 코드 미착수"를 전제로 썼다. 그러나 실제로는 별도
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> 워크스페이스 `~/fori_ws`에 이 문서가 계획하려던 내용의 상당 부분이 **이미 구현되어 동작
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> 중**이다(§7.0). 그래서 이 문서는 더 이상 "무엇을 어떻게 새로 만들 것인가"가 아니라 **"무엇이
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||||
> 이미 있고, 무엇이 검증되지 않았고, 무엇을 다음에 해야 하는가"**를 정리하는 문서로 성격을
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||||
> 바꾼다. [06번 문서](06-imu-integration-plan.md)의 RC 통합 작업과는 독립적으로 진행된 별도
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||||
> 트랙이었다는 점에 유의한다.
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## 7.0 두 저장소의 관계 — 왜 이 문서가 실제와 어긋나 있었는가
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| 저장소 | 역할 | 상태 |
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| :--- | :--- | :--- |
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| `fori_zltech_motor_test`(이 레포) | RC 수동조종(Xbox/CRSF) + ZLAC8015D **Modbus RTU 프로토콜을 CRC 검증까지 포함해 실기체에서 검증**하는 테스트대. ROS2 없이 단일 C++ 프로그램(`xbox_motor_control.cpp`)으로 동작. | 계속 유지·개발 중([06번 문서](06-imu-integration-plan.md) Phase 1~5a) |
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||||
| `~/fori_ws` | ROS2 Humble 기반 완전한 자율주행 통합 스택. livox_ros_driver2, FAST-LIO(LIO), Nav2, 커스텀 시리얼 브릿지, 웹 대시보드까지 포함. | **이미 상당 부분 구현·통합 완료**, 실기체 검증은 일부만 진행 |
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||||
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||||
`~/fori_ws/fori_ws/src/fori_serial_bridge_cpp/src/serial_bridge_node.cpp` 상단 주석:
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||||
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> "only the low-level serial transport is replaced with the CRC-validated, short-poll
|
||||
> implementation verified on the real robot in
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||||
> `zlac8015d_motor_test/fori_zltech_motor_test/xbox_motor_control.cpp`."
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||||
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||||
즉 두 저장소는 이미 실제로 연결된 형제 프로젝트다 — 이 레포에서 검증한 Modbus 프로토콜을
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||||
`fori_ws`가 가져다 ROS2 노드로 감쌌다. 이 문서(07번)는 그 사실을 모른 채 "URDF부터 새로
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||||
작성해야 한다"는 전제로 쓰여 있었으므로, 이번에 전면 수정한다.
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## 7.1 사용자가 요청한 컨셉과 실제 구현 대조
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사용자가 이번에 요청한 자율주행 방향 — **이미 가진 2.5D 맵을 활용, 고도 정보로 오르막/내리막
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속도 조절, Mid-360S 그대로 사용, `pcd_gunsan_output` 맵 활용** — 은 다음과 같이 **이미 구현되어
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있다**.
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| 요청 사항 | 구현 상태 | 근거 파일 |
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| :--- | :--- | :--- |
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| 2.5D 맵(포인트별 고도 포함) | 구현됨. `pcd_gunsan.pcd`(9,791,311포인트, RGB 컬러 포함, ~1.05GB)를 `pcd_gridmap_converter`가 표준 Nav2 점유격자(`map.pgm/yaml`)와 별도 고도 그레이스케일 맵(`elevation_map.pgm/yaml`)으로 변환 | `~/pcd_gridmap_converter/src/pcd_to_gridmap_node.cpp`, 출력 `~/pcd_gunsan_output/` |
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| 오르막/내리막 속도 조절 | 구현됨. `TerrainSpeedNode`가 현재 위치+진행방향 0.5m 앞의 고도차(grade)를 계산해 오르막은 부스트(최대 1.3배), 내리막은 감속(최소 0.5배), EMA로 스무딩 | `~/fori_ws/fori_ws/src/fori_serial_bridge/fori_serial_bridge/terrain_speed_node.py` |
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| Mid-360S 유지 | 그대로 사용. `livox_ros_driver2`가 `/livox/lidar`, `/livox/imu` 발행 | `~/fori_ws/fori_ws/src/livox_ros_driver2/` |
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| `pcd_gunsan_output` 맵 활용 | 이미 이 경로를 Nav2 `map_server`와 `terrain_speed_node`가 직접 참조 중. 사용자가 언급한 `/home/pcd_gunsan_output`은 실제로는 `/home/yoo/pcd_gunsan_output`이다(확인 완료) | `fori_nav2_params.yaml:3`, `fori_full.launch.py:18-21` |
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**`elevation_map.pgm` 디코딩 방식**(참고용): 픽셀 0=미상, 그 외에는
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`z = min_elevation + (pixel-1)/254*(max_elevation-min_elevation)`로 선형 복원. 현재 저장된
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범위는 `-1.99m ~ 3.00m`(`elevation_map.yaml`). 이 범위가 실제 지형 고도차를 다 담고 있는지는
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Z 관심영역(ROI) 파라미터(`min_height`/`max_height`)에 달려 있는데, 과거 한 번 이 값이 필터
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경계값과 정확히 일치해 잘렸을(clipping) 가능성이 제기되어 더 넓은 범위로 재변환한 이력이 있다
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— §7.5 Phase 2에서 재확인이 필요하다.
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## 7.2 판단 1 — "URDF 먼저, 그 다음 ros2_control" 순서가 맞는가
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**결론: URDF 부분은 맞고 이미 있다. ros2_control은 불필요하다 — 이미 더 가벼운 대안으로
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대체되어 잘 동작 중이다.**
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### URDF: 있음, 다만 표준 패턴과 다른 구조
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`~/fori_ws/fori_ws/src/FAST-LIVO2/urdf/fori_robot.urdf`에 Mid-360 라이다, Hikrobot 카메라,
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4바퀴(continuous joint)가 실측 치수로 정의되어 있다. 다만 **루트 링크가 `base_link`가 아니라
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`aft_mapped`**다 — FAST-LIO(LIO SLAM)가 런타임에 `camera_init → aft_mapped` TF를 동적으로
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발행하고, `base_link`는 그 아래에 고정 조인트로 매달린 구조(`aft_mapped_to_base`,
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`xyz="-0.26953 0 -0.41296" rpy="0 -0.277309 0"`, 라이다 실측 피치 보정 포함)다.
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이건 표준 로봇공학 URDF 패턴(고정된 `base_link`를 루트로 두고 오도메트리가 `odom→base_link`를
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발행)과 다르다 — 대신 "라이다 SLAM이 로봇의 기준 좌표계 자체를 소유하고, 로봇 형상은 그 자세를
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따라간다"는 구조다. 이 선택 자체는 실용적이다(LIO가 어차피 가장 정확한 자세 추정원이므로).
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다만 §7.4에서 다루는 TF 트리 충돌 문제의 근본 원인이기도 하다.
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### ros2_control: 불필요 — 더 가벼운 직접 시리얼 브릿지가 이미 그 자리를 대신함
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이전 버전 문서는 `hardware_interface::SystemInterface`를 구현하는 ros2_control 플러그인을
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써야 한다고 했다. 실제로는 그렇게 하지 않았다. 대신 `fori_serial_bridge_cpp::ForiSerialBridge`
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(일반 `rclcpp::Node`)가:
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* `/cmd_vel`(Twist)을 직접 구독
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* 20Hz 제어 루프에서 가감속 램프 + IMU 요레이트 PI 보정 + 차동 킨매틱스 → 좌우 RPM 산출
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* ZLAC8015D에 RS485 Modbus RTU로 직접 명령(레지스터 `0x2088` 속도 쓰기, `0x20AD` 피드백 읽기)
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* `/odom_wheels`, `/joint_states`, `/battery_state` 발행
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이 구조로 이미 Nav2와 통합되어 동작 중이다(`serial_bridge_node.cpp:112-134`). ros2_control의
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핵심 이점은 (1) `diff_drive_controller` 같은 표준 컨트롤러 재사용, (2) `controller_manager`의
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표준 생명주기 관리인데, 이 로봇은 애초에 4륜 스킷스티어라 표준 컨트롤러가 정확히 맞지 않고(이전
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버전 문서도 §7.4.4에서 이 점을 지적했다), 커스텀 로직(가감속 램프, IMU PI 보정, 배터리 필터링,
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모의주행 폴백)이 필요해 결국 커스텀 코드를 짜야 하는 건 ros2_control을 쓰든 안 쓰든 마찬가지다.
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||||
**지금 상태에서 ros2_control로 다시 감싸는 건 실질적 이득 없이 이미 검증된 경로를
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재작성하는 것**이므로 우선순위가 낮다. 유지를 권장한다.
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### 다만 놓친 부분 하나 — 스킷스티어 캘리브레이션 미이식
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`fori_serial_bridge_cpp`의 킨매틱스는 순수 기하학적 차동구동 공식을 쓴다
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(`v_left = v - w*wheel_base/2`, `wheel_base=0.374`m, `serial_bridge_node.cpp:344-346`). 반면
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이 레포의 `xbox_motor_control.cpp`는 [06번 문서](06-imu-integration-plan.md) Phase 5a에서
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실측으로 캘리브레이션한 `effective_w=0.87`, `k_skid=0.51`(`xbox_motor_control.cpp:1449,1459`)을
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쓴다 — 이 값들은 스킷스티어 로봇의 실제 타이어-지면 마찰로 인한 유효 회전반경이 순수 기하학적
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트랙폭(0.374m)과 다르다는 걸 실측으로 확인한 결과다. **`fori_ws`의 회전 킨매틱스는 이 캘리브레이션을
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이식받지 못했다** — 즉 Nav2가 "이만큼 회전해라"라고 지시했을 때 실제 회전량이 계산값과 얼마나
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다른지가 검증되지 않은 상태다. 이건 §7.5 Phase 1의 작업 항목으로 넣는다.
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## 7.3 판단 2 — Nav2 글로벌맵 + 로컬맵 기반 동적 장애물 회피
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**결론: 맞고, 이미 사용자가 제안한 것보다 한 단계 더 나아간 3중 구조로 구현되어 있다.**
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| 계층 | 역할 | 데이터 소스 | 근거 |
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| :--- | :--- | :--- | :--- |
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| `global_costmap` | 정적 전역 지도(`static_layer`) + 관측된 장애물(`obstacle_layer`)로 전역 경로 계획 | `map` 토픽(사전 구축 맵) + `/scan` | `fori_nav2_params.yaml:104-127` |
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| `local_costmap` | 로봇 주변 3×3m 롤링 윈도우, 실시간 장애물만 반영해 국소 회피 | `/scan`(라이다 실시간) | `fori_nav2_params.yaml:75-102` |
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| **Collision Monitor**(추가 안전계층) | Nav2 코스트맵과 별개로 최종 속도 명령 단계에서 급출현 장애물을 감속(`SlowZone`)·정지(`StopZone`)·예측정지(`FootprintApproach`)시키는 마지막 게이트 | `/scan` | `fori_collision_monitor_params.yaml` |
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Collision Monitor는 `terrain_speed_node`가 낸 `/cmd_vel_terrain`(경사 보정까지 끝난 명령)을
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받아 최종 `/cmd_vel`을 낸다 — 즉 실제 파이프라인은 `Nav2 계획 → 경사 보정 → 급출현 장애물
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||||
감속/정지 → 실제 모터`(§7.5 아키텍처 그림 참고) 순서로, 사용자가 제안한 "글로벌은 지도로,
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||||
로컬은 라이다로" 구조를 그대로 따르면서 한 겹의 실시간 안전장치를 더 두고 있다.
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**알려진 한계 하나**: Nav2의 `behavior_server`(막힘 시 후진/제자리회전 등 복구 동작)가 내는
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속도 명령은 `nav2_bringup` 내부 리맵 구조상 `velocity_smoother`를 거치지 않아
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`terrain_speed_node`의 경사 보정과 Collision Monitor의 급출현 감속·정지를 **우회**한다
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(`fori_nav2.launch.py:128-137` 주석에 상세 근거). 다만 복구 동작 자체가 저속·단거리로 제한되고
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`serial_bridge_node`의 `target_linear_speed`(0.3m/s) 하드 클램프는 경로와 무관하게 항상
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적용되므로 위험은 제한적이지만, 완전히 무시할 문제는 아니다.
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## 7.4 질문에 대한 답
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### Q1. 저장된 맵을 제공하고 그 맵으로 Nav2를 진행해도 실시간 자세 추종이 가능한가?
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**가능하다.** "SLAM(지도를 만들면서 동시에 자세를 추정)"과 "Localization(이미 있는 지도
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안에서 자세만 추정)"은 다른 문제다. 후자는 지도를 새로 만들 필요가 없어 계산량이 훨씬 가볍고,
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이게 정확히 Nav2의 **AMCL**(Adaptive Monte Carlo Localization)이 하는 일이다. `fori_ws`에는
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이미 이 구조가 설정되어 있다:
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* `map_server`가 `pcd_gunsan_output/map.yaml`(사전 구축된 정적 지도)을 서빙
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* `amcl`이 `scan_topic: "scan"`을 구독 — Mid-360의 3D 포인트클라우드를
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||||
`pointcloud_to_laserscan`으로 2D로 투영한 것(`fori_nav2.launch.py:88-103`)
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||||
* AMCL은 파티클 필터로 이 2D 스캔을 정적 지도와 계속 대조해 `/amcl_pose`(map 프레임 기준 위치)를
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실시간으로 발행
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즉 SLAM처럼 지도를 다시 만들 필요 없이, **저장된 지도 하나만 있으면 실시간 위치 추정이 가능**
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하다는 것이 맞다.
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### Q2. 그렇다면 라이다로 주행 중 저장된 맵과 계속 대조하며 자세를 추종하는 것인가?
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**맞다 — 그게 AMCL이 하는 정확한 방식(스캔매칭 기반 파티클 필터)이다.** 다만 `fori_ws`의
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**실제 구현에는 중요한 예외가 있고, 이게 지금 이 시스템의 가장 중요한 미해결 갭이다.**
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`fori_nav2_params.yaml:25`에서 AMCL의 `tf_broadcast: false`로 꺼져 있다. 이유는 코드 주석에
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명시되어 있다:
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> FAST-LIO(LIDAR SLAM)가 `camera_init→aft_mapped→base_link` TF를 이미 발행하고 있는데, AMCL이
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> 표준대로 `map→odom`을 또 발행하면 `odom`의 부모를 두 곳(FAST-LIO의 정적 브릿지 vs AMCL)이
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||||
> 동시에 주장하게 되어 `base_link↔odom` 연결을 tf2가 못 찾는 "unconnected trees" 오류가 난다.
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||||
그래서 실제로는 `camera_init`을 `odom`과 `map` 양쪽에 **정적(변화 없는 identity transform)**
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||||
으로 동시에 연결해 놓았다(`static_tf_camera_init_node`, `static_tf_camera_init_to_map_node`,
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||||
둘 다 `fori_nav2.launch.py:48-70`). 결과적으로:
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||||
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||||
* **실제 항법(Nav2 코스트맵/플래너가 보는 "map" 프레임)은 FAST-LIO가 만드는 연속적인
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||||
LiDAR-관성 오도메트리(LIO) 그 자체**다 — 이건 저장된 지도와 무관하게, 매 순간 이전 프레임
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||||
대비 상대 이동만 누적하는 방식이라 시간이 지나면 드리프트가 쌓인다.
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||||
* AMCL은 여전히 돌고 있고 `/amcl_pose`(진짜 저장된 지도와 스캔매칭한 결과)를 정상 발행하지만,
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||||
이 값은 **`terrain_speed_node`/`parking_controller_node`가 위치 조회용으로 참고만 할 뿐,
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||||
Nav2의 TF 트리·코스트맵에는 재반영되지 않는다.**
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||||
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||||
정리하면: **지금은 "저장된 맵과 계속 대조해서 드리프트를 실제로 보정하는" 루프가 완성되어 있지
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||||
않다.** AMCL은 돌고 있지만 보조적 위치 확인 용도이고, 로봇이 실제로 어디 있다고 "믿고" 주행하는
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||||
좌표계는 FAST-LIO의 순수 오도메트리다. 짧은 거리·짧은 시간의 순찰(사람이 대기하며 감독하는
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||||
Phase 4~5 수준)에서는 드리프트가 실용적으로 무시할 만하겠지만, **주행 거리·시간이 늘어날수록
|
||||
"로봇이 믿는 위치"와 "저장된 지도 위 실제 위치"가 벌어질 위험**이 있다 — 이건 §7.1에서 확인한
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||||
사용자의 요청(저장된 2.5D 맵을 활용한 자율주행)의 정확도에 직접 영향을 준다. 이 TF 충돌을 풀어
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||||
AMCL의 보정이 실제로 항법 좌표계에 반영되게 하는 것을 §7.5 Phase 1의 최우선 항목으로 둔다.
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||||
## 7.5 Phase — 남은 작업 (기존 코드 근거 기반으로 재정의)
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||||
이전 버전 문서의 Phase 1~3(인프라 확인/실내 SLAM 검증/야외 검증)은 `fori_ws`에서 이미 그
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||||
이상으로 진행되어 있으므로 폐기한다. 아래는 §7.2~7.4에서 확인한 **구체적 갭**을 기준으로 다시
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||||
짠 순서다. [06번 문서](06-imu-integration-plan.md)와 같은 원칙 — 먼저 관측/검증, 그 다음에만
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||||
주행 제어 개입 — 을 유지한다.
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||||
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||||
### Phase 1 — 자세 추종 정확도 갭 해소 (최우선, 주행 제어 영향 큼)
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* **AMCL↔FAST-LIO TF 통합**: `unconnected trees` 문제를 임시 봉합(정적 aliasing)이 아니라 실제로
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풀어, AMCL의 스캔매칭 보정이 `map→odom` 형태로든 다른 형태로든 Nav2가 실제로 쓰는 좌표계에
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||||
반영되게 한다. 후보: (a) FAST-LIO 쪽에서 `aft_mapped`를 `odom`으로 두고 AMCL이 표준대로
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||||
`map→odom`을 발행하도록 프레임 이름 재배선, (b) `robot_localization`의 `navsat_transform` 유사
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||||
패턴으로 AMCL 보정치를 주기적으로 오도메트리에 융합. §7.4 Q2에서 확인한 현재 구조(정적
|
||||
aliasing)로는 저장된 지도 대비 실제 위치 보정이 이름만 있고 실질적으로 동작하지 않는다.
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||||
* **스킷스티어 캘리브레이션 이식**: §7.2에서 확인한 `k_skid=0.51`/`effective_w=0.87`(06번 문서
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||||
Phase 5a 실측값)을 `fori_serial_bridge_cpp`의 회전 킨매틱스에 반영. 지금은 순수 기하학적
|
||||
트랙폭(0.374m)만 쓰고 있어 Nav2가 지시한 회전량과 실제 회전량이 얼마나 다른지 검증되지 않았다.
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||||
* **게이트**: 위 두 항목을 고친 뒤, 로봇을 손으로/저속으로 움직이며 `/amcl_pose`와 로봇의 실제
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||||
위치(줄자·표식 등 외부 기준)를 비교해 보정이 실제로 드리프트를 줄이는지 확인해야 다음 단계로
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||||
넘어간다.
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||||
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||||
### Phase 2 — 맵/웨이포인트 데이터 검증
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||||
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* **고도맵 ROI 재확인**: `elevation_map.yaml`의 `min_elevation/max_elevation`이 실제 군산
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||||
부지의 지형 고도차를 다 담고 있는지(§7.1에서 언급한 과거 클리핑 이력) `pcd_to_gridmap_node`의
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||||
`min_height`/`max_height` 파라미터를 재확인하고 필요하면 넓혀서 재변환한다.
|
||||
* **순찰 웨이포인트 설정**: `parking_controller_node`의 `patrol_waypoints`가 현재 빈 배열이다
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||||
(예전 실내 지도 좌표는 새 군산 부지에 안 맞아 이미 비워둔 상태 — `parking_controller_node.py:47`
|
||||
주석 참고). rviz2로 새 지도를 열어 순찰 좌표를 실측/지정한다.
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||||
* **게이트**: rviz에서 라이다 스캔이 정적 지도와 정렬되어 보이고, 지정한 웨이포인트가 지도상
|
||||
주행 가능 영역(occupancy=free) 안에 있는지 확인.
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||||
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||||
### Phase 3 — 통제 구역 저속 폐루프 테스트
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||||
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||||
* 울타리 등으로 막힌 좁은 구역, 저속, 사람이 항시 대기하며 즉시 개입 가능한 상태에서 Phase 1~2
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||||
적용 후 첫 자율주행 테스트.
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||||
* 오르막/내리막 구간을 포함해 `terrain_speed_node`의 속도 보정이 실제로 등판력 확보/안전한
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||||
서행으로 이어지는지 확인(§7.4의 게인 파라미터 `uphill_gain=3.0`/`downhill_gain=4.0`이 이
|
||||
로봇 중량·모터 토크에 적절한지는 아직 실측 검증 전).
|
||||
* [06번 문서](06-imu-integration-plan.md) Phase 4(전신 슬립 감지)가 이 자율주행 경로 위에서도
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||||
살아있는지 — 즉 `fori_serial_bridge_cpp`로 옮겨 갔는지, 아니면 아직 `xbox_motor_control.cpp`
|
||||
에만 있는지부터 확인해야 한다. 현재 `serial_bridge_node.cpp`를 보면 슬립 감지·온도 모니터링
|
||||
로직은 이식되지 않은 것으로 보인다 — 이식 여부를 이 Phase에서 명시적으로 판단한다.
|
||||
* **게이트**: 짧은 구간 반복 검증이 안정적이어야 범위를 넓힌다.
|
||||
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||||
### Phase 4 — 범위 확장 + 동적 장애물 실지 검증
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||||
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||||
* 더 길고 개방된 구역, 사람/물체가 실제로 튀어나오는 상황에서 Collision Monitor의
|
||||
StopZone(0.45m)/SlowZone(0.90m)/FootprintApproach(1.5초 예측)가 의도대로 동작하는지 확인.
|
||||
* §7.3에서 확인한 `behavior_server` 복구 동작의 안전장치 우회 한계가 실제로 문제되는지(복구가
|
||||
얼마나 자주 트리거되는지) 관찰.
|
||||
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||||
### Phase 5 — (낮은 우선순위, 보류) ros2_control 전환 재검토
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||||
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||||
§7.2에서 판단했듯 지금은 불필요하다. 다만 이후 표준 ROS2 컨트롤러 생태계(예: 다른 로봇과 코드
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||||
공유, `moveit`류 확장 등) 활용 필요성이 실제로 생기면 그때 재검토한다 — 지금 시점에 선제적으로
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||||
할 이유는 없다.
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||||
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||||
## 7.6 요약 — 이번 조사에서 바뀐 것
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||||
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||||
* 이전 문서는 "무엇을 어떻게 새로 만들 것인가"를 물었지만, 실제로는 **이미 만들어져 있었다.**
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||||
URDF, 2.5D 맵 변환, 경사 기반 속도 조절, Nav2 글로벌/로컬 코스트맵 + Collision Monitor까지
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||||
전부 `~/fori_ws`에 구현되어 있다.
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||||
* ros2_control은 필요 없다 — 더 가벼운 직접 시리얼 브릿지가 이미 그 역할을 하고 있고, 지금
|
||||
다시 쓰는 건 순수 재작업이다.
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||||
* 가장 중요한 실질적 갭은 두 가지다: **(1) AMCL의 지도 대조 보정이 TF 충돌 회피용 임시방편
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||||
때문에 실제 항법 좌표계에 반영되지 않고 있다는 것**(§7.4 Q2), **(2) 06번 문서에서 실측
|
||||
캘리브레이션한 스킷스티어 보정값(`k_skid`/`effective_w`)이 ROS2 스택의 킨매틱스에 이식되지
|
||||
않았다는 것**(§7.2). 이 둘이 Phase 1의 핵심이다.
|
||||
@@ -0,0 +1,207 @@
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||||
# 08. 로봇 제어 시스템 개선 보고서
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||||
> 이 문서는 `feat/radiomaster-rc-control` 브랜치에서 진행한 개선 작업을 정리한 보고서다.
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||||
> 모든 항목은 실제 로봇 실주행 로그로 검증을 거쳤으며, 정량적 결과는 실측 CSV 로그 분석
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||||
> 기반이다. 관련 상세 계획/근거는 [06-imu-integration-plan.md](06-imu-integration-plan.md),
|
||||
> [joystick.md](joystick.md)에 별도로 정리되어 있다.
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||||
## 개요
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기존 Xbox 컨트롤러(SDL2) 기반 조종을 RadioMaster Pocket + XR1 RC 수신기로 교체하면서 시작해,
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IMU(WitMotion HWT905) 도입을 통해 로봇이 "지령한 대로 실제로 움직이고 있는지"를 처음으로
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||||
확인·보정할 수 있게 만들었다. 그 결과 제자리 회전 성능이 지령 대비 실측 기준 **44~58% →
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||||
93.6%**로 크게 개선되었고, 직진 헤딩 자동 유지, 전신 슬립 감지, 모터 과열 조기 감지 등의
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||||
안전/편의 기능이 추가되었다.
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## 1. RC 조종 시스템 전환
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||||
* Xbox/SDL2 조이스틱을 RadioMaster Pocket + XR1 수신기(CRSF 프로토콜, 420000bps)로 교체.
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||||
* 실측 하드웨어 캘리브레이션(CH1 조향/CH2 전후진/CH5 브레이크/CH6 속도모드) 및 Fail-safe
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||||
타임아웃 적용.
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||||
**문제**: 실측 중 채널 값이 간헐적으로 엉뚱한 값으로 튀는 현상 발견(예: 스틱을 살짝만
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||||
움직였는데 최대 후진값이 순간적으로 찍힘). CRSF 프로토콜은 표준상 CRC-8 체크섬으로 손상된
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||||
프레임을 걸러낼 수 있는데, 이 특정 수신기 하드웨어에서는 표준 CRC-8(DVB-S2) 및 가능한
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||||
변형(다항식/초기값/반전 조합 전수조사, 보율 오차 가설 등)을 모두 실측 데이터로 대조해봐도
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일치율이 최대 33%에 그쳐 **이 하드웨어에서는 CRC 검증 자체가 신뢰할 수 없다**는 결론을 실험적으로
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확정.
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**적용 방식**: CRC 대신 3단계 방어를 조합했다.
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1. **범위 검증**: 캘리브레이션으로 확인된 정상 범위를 벗어나는 값은 무조건 거부.
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2. **슬루레이트(변화율) 제한**: 한 틱 사이에 물리적으로 불가능할 만큼 큰 변화는 손상 프레임으로
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간주해 거부하되, 진짜 빠른 스틱 조작까지 막지 않도록 N틱 연속 거부되면 강제로 재동기화하는
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예외 처리를 둠(그렇지 않으면 채널이 영구히 멈추는 결함이 있었음 — 발견 후 수정).
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3. **중앙값(median-of-3) 필터**: 최근 3개 값의 중앙값을 취해 단발성 튐값의 영향을 한 번 더
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줄임.
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* udev 규칙으로 `/dev/ttyMOTOR`/`/dev/ttyRC`/`/dev/ttyIMU` 고정 심볼릭 링크 적용 — USB 재연결
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시 포트 번호가 매번 바뀌던 문제 해결.
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## 2. 주행 제어 안정성 개선
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* **브레이크**: 기존엔 스로틀을 중립으로 되돌려 자연 정지할 때도 전자식 브레이크가 자동으로
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잠겼는데, 이를 CH5 스위치를 눌렀을 때만 잠기도록 변경.
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* **가속/감속 — 저크 제한(jerk-limited) S-curve란**: 속도(RPM)를 목표까지 바로 바꾸는 게 아니라,
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"가속도가 변하는 속도(저크)" 자체에 상한을 둬서 가속도 곡선을 매끄러운 S자로 만드는 방식이다.
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급격한 가속도 변화는 큰 전류 스파이크(역기전력)로 이어질 수 있어, 감속에는 계속 이 방식을
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유지한다. 다만 하드웨어 백EMF 보호회로 구성이 완료되면서 **가속은 더 이상 소프트웨어로 완만하게
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램프업할 필요가 없어져, 조이스틱 목표값에 1:1로 즉시 추종하도록 변경**했다(감속은 기존과 동일).
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* **정지 직전 반전 방지**: 위 "즉시가속" 로직은 "목표값이 현재값보다 커지면 무조건 즉시 반영"
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하는 단순 조건이었는데, 정지 막바지 저속 구간에서 RC 노이즈로 목표값이 순간적으로 반대 부호로
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흔들리면 이 조건이 그대로 성립해버려 "전진→후진→전진"처럼 튀는 현상이 있었다. **적용 방식**:
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조건을 "같은 방향으로 더 빨라지는 경우"로 한정하고, 부호가 바뀌는 경우(RC 노이즈든 실제
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방향 전환 지시든)는 전부 저크 제한 감속 경로로 보내 0을 관통할 때도 부드럽게 처리하도록 수정.
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## 3. IMU 통합 — 오도메트리 (Phase 1~2)
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* WitMotion HWT905-RS232 IMU를 별도 USB 포트로 연동, 전원 인가 시점의 방향을 정면(0°) 기준으로
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저장.
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**적용 방식 — 데드 레커닝(dead reckoning)**: GPS 없이 "지금까지 어느 방향으로 얼마나 움직였는지"를
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누적 적분해서 현재 위치(x, y)를 추정하는 고전적 방식이다. 매 제어 주기(틱)마다 (1) 바퀴 인코더
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피드백으로 계산한 이동 속도와 (2) 그 순간의 헤딩(진행 방향)을 곱해 이동한 x, y 변위를 누적한다.
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정확도는 전적으로 **헤딩을 얼마나 정확히 아는가**에 달려 있다 — 헤딩이 조금만 틀려도 매 틱
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누적되며 오차가 기하급수적으로 벌어지기 때문에, 이번 작업에서 가장 공들인 부분이 헤딩 소스
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선정이었다.
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* 바퀴 엔코더 기반 위치 적분(x, y)과 회전율(wheel_omega) 대 IMU 실측 회전율(imu_omega) 비교
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로직 추가.
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* **헤딩 소스 결정 — 실측 검증으로 설계를 뒤집은 사례**: 처음엔 상식적으로 "IMU 자체 내장
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융합 yaw(가속도+자이로를 자체적으로 결합해 계산한 값)가 원시 자이로를 그냥 적분하는 것보다
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안정적일 것"이라 예상하고 그렇게 구현했다. 그런데 **검증 방법으로 "제자리로 돌아오는
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루프백 주행"을 설계**해서(직선/원 등 정해진 경로로 나간 뒤 출발점으로 복귀시켜, 오차가
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없다면 최종 위치가 (0,0)에 가까워야 한다는 원리) 실측해보니 시작점 대비 **20.8m나 이탈**하는
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심각한 오차가 나왔다. 원인을 더 파보니 IMU가 자체적으로 계산해 내놓는 융합 yaw가 **자기
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자신의 원시 자이로 방향과도 1초 평균 기준 72%밖에 일치하지 않음**을 발견했다(저가 IMU가
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모터 전류로 인한 자기장 간섭 등으로 내부 지자기 보정이 흔들리는 것으로 추정). **이후 헤딩
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소스를 바퀴 인코더로 추정한 회전율과 원시 자이로 값의 평균(단순 상보 융합)으로 교체** —
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이 두 신호는 서로 독립적인 센서(엔코더 vs IMU)인데도 부호/크기 일치율이 99.3%로 매우
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높아 신뢰할 수 있음을 먼저 확인한 뒤 채택했다.
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* **재검증**: 동일한 루프백 테스트를 다시 수행해 이탈 거리가 **20.8m → 0.55m**로 개선됨을
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확인(22m 주행 기준 약 2.5% 오차) — 같은 검증 방법을 "전/후 비교"에도 그대로 재사용해
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설계 변경의 효과를 정량적으로 입증했다.
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## 4. 직진 헤딩 자동 유지 (Phase 3)
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* 조향이 중립이고 실제로 주행 중이며 라이다 회피가 개입하지 않을 때, 진입 시점의 헤딩을
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목표로 고정하고 **PI 제어**로 좌우 편향을 자동 보정.
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**적용 방식 — PI 제어**: 목표 헤딩과 현재 헤딩의 차이(오차)를 계속 관찰하면서, (1) **P(비례)항**
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— 오차가 클수록 더 크게 보정하고, (2) **I(적분)항** — 작은 오차가 오래 지속되면(예: 좌우 노면
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마찰 차이로 인한 지속적 편향) 그것까지 누적해서 보정을 강화하는 두 요소를 더해 좌우 바퀴 속도에
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미세한 트림(보정값)을 얹는 방식이다. 트림 값에는 상한을 둬서 사용자의 의도적 조향 입력을 절대
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압도하지 않도록 제한했고, 적분항에도 별도 상한(anti-windup)을 둬 트림이 무한정 커지는 것을 방지.
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* 실주행 검증(다양한 노면, 총 20분 이상): 평균 오차 0.48~1.24°, 최대 오차 10° 이내, 트림
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값은 상한(±0.15 rad/s)의 최대 38%까지만 사용 — 포화·진동 없이 안정적으로 수렴.
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## 5. 전신 슬립 감지 (Phase 4)
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**적용 방식 — 독립 신호 교차검증**: 기존 걸림/들뜸 판정은 "지령 RPM 대비 실제 RPM"과
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"전류"만으로 개별 바퀴 상태를 추정하는데, 이 두 값 모두 바퀴 자체(엔코더/전류 센서)에서
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나오는 신호라 만약 4바퀴가 동시에(예: 빙판·젖은 잔디) 헛돌면 "다들 정상적으로 지령을
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따라가는 것처럼" 보여 잡아내지 못하는 사각지대가 있다. 그래서 **바퀴 시스템과 완전히
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독립적인 IMU(관성 센서)로 실제 차체가 얼마나 돌고 있는지를 직접 재서 지령값과 비교**하는
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이중 안전망을 추가했다: 지령 회전율과 IMU 실측 회전율의 비율이 임계값 밑으로 일정 시간
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지속되면 "전신 슬립"으로 판정해 라이다 회피의 감속 패턴과 동일한 방식으로 속도를 일시적으로
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낮춘다. 제자리 회전은 원래도 지령보다 덜 도는 게 정상(스크럽 마찰)이라, 오탐을 피하기 위해
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"거의 안 도는" 극단적인 경우만 잡히도록 문턱값을 보수적으로 설정.
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* 18분 실주행 중 11회, 0.4%의 틱에서만 발동 — 오탐 거의 없음. 가장 긴 발동 사례(1.68초)를
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분석한 결과, 고속 주행 중 급선회 시 관성으로 인한 언더스티어(로봇이 거의 안 도는 상황)를
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정확히 감지해 속도를 절반으로 낮췄고, 그 직후 실제로 회전이 정상적으로 회복되는 것을 확인
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— 설계 의도대로 작동.
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## 6. 킨매틱스 실측 캘리브레이션 — 제자리 회전 성능 대폭 개선 (Phase 5a)
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### 6.1 원인 진단
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제자리 회전이 지령한 만큼 돌지 않는 문제의 원인을 로그로 추적한 결과, 두 가지가 확인됨:
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1. 회전 시 반력 토크로 인한 대각선 방향 하중 이동(FL+RR 또는 FR+RL 바퀴 쌍이 동시에
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가벼워짐)이 정상적인 물리 현상인데, 기존 "들뜸(바퀴가 지면에서 떨어짐)" 판정 로직이 이를
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오탐하여 목표 속도를 0으로 꺼버려 4륜 중 사실상 2륜만 구동되는 상황이 전체 회전 틱의
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**38%**에서 발생.
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2. 회전 반경 계산에 쓰이는 트랙폭 계수(`k_skid`, `effective_w`)가 기하학적 공식값으로,
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실제 스킷스티어 특유의 스크럽 마찰(바퀴가 옆으로 긁히며 도는 저항)을 반영하지 못해
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지령보다 작은 차동 속도를 걸고 있었음.
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### 6.2 조치 및 결과
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* 제자리 회전 중에는 "들뜸" 판정으로 목표 속도를 꺾는 개입을 비활성화(판정 표시는 유지).
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**적용 방식 — 실측 역산(파라미터 피팅)**: 기존 `k_skid`/`effective_w`는 로봇의 트랙폭·휠베이스
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치수만으로 계산한 순수 기하학적 공식값이었는데, 실제 지면에서는 바퀴가 옆으로 긁히는 저항
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때문에 이 공식이 가정하는 것보다 더 큰 차동을 걸어줘야 같은 회전 속도가 나온다. 이를 정량화하기
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위해 매 틱 로그에 이미 기록되고 있던 "바퀴 인코더로 계산한 회전율"과 "IMU로 실측한 실제
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회전율"을 이용해, 공식을 거꾸로 풀어서(예: `유효계수 = 바퀴 기반 회전율 추정치 × 기존계수 ÷
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IMU 실측 회전율`) **틱마다 "실제로 맞았어야 할 계수값"을 역산**했다. 이렇게 나온 수천 개의
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값 중 이상치 영향을 줄이기 위해 평균이 아닌 **중앙값**을 대표값으로 채택했고, 서로 다른 날
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수집한 **3차례의 독립적인 실주행 로그**에서 반복 계산해도 값이 거의 같게 수렴하는 것을
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확인해 신뢰도를 높였다. 회전 반경별로 값을 나눠 보면 완만한 커브(0.44)와 급한 커브(0.53)
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사이에서 계수가 변하는 경향도 확인했는데, 정적 상수 하나로는 이 편차를 완전히 없앨 수
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없어 실용적인 절충값(중앙값)을 채택 — 이걸 실시간으로 자동 보정하는 방식(Phase 5b)도
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검토했으나, 슬립이 발생하는 바로 그 순간에 추정 신호 자체가 같이 왜곡되는 구조적 문제가
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있어 득보다 실이 크다고 판단해 보류했다. 아래 값으로 최종 수렴:
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| 파라미터 | 기존(기하학적 공식) | 실측 캘리브레이션 |
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| :--- | :--- | :--- |
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| `k_skid` (커브 선회) | 0.406 | **0.51** |
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| `effective_w` (제자리 회전) | 0.684 | **0.87** |
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* **최종 성능**: 제자리 회전 시 지령 대비 실제 회전율(IMU 실측 기준)이 **44~58% → 93.6%**로
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개선. 완전히 100%에 도달하지 못하는 잔여 오차는 스킷스티어 구조 특유의 물리적 한계(4륜
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전부가 옆으로 긁히며 돌아야 하는 구조상 슬립 없이는 방향 전환이 불가능)로 판단되며, 현재
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수준이 이 하드웨어에서 실용적으로 기대 가능한 한계에 근접한 것으로 평가.
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* 실시간 온라인 적응형 보정(Phase 5b)은 추가 정확도 이득 대비 구현/검증 리스크가 크다고
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판단해 보류 결정(근거는 06번 문서 참고).
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## 7. 모터/드라이버 온도 모니터링
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* 기존엔 사용하지 않던 드라이버 레지스터(모터 온도 `0x20A4`, 드라이버 온도 `0x20B0`)를 읽어
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HUD/CSV에 실시간 노출.
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**적용 방식**: 드라이버와의 통신은 매 제어 주기(약 27Hz)마다 이루어지는데, 통신 1회를 늘릴
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때마다 제어 루프 지연이 커진다. 모터 온도 레지스터(`0x20A4`)는 마침 기존에 읽고 있던
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레지스터 범위(`0x20A5`~) 바로 앞이라, **읽는 레지스터 개수만 하나 늘려서 통신 횟수 추가 없이**
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얻어냈다. 반면 드라이버 자체 온도(`0x20B0`)는 기존 읽기 범위와 떨어져 있어 합치면 통신이
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늘어나는데, 온도는 물리적으로 초 단위로 천천히 변하는 값이라 매 틱 갱신할 필요가 없다는 점을
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이용해 **약 1.1초에 한 번만 별도로 폴링**하는 저빈도 방식을 택했다 — 정확도 손실 없이 통신
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비용을 최소화한 설계.
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* 60℃ 이상 시 HUD에 경고 표시.
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## 8. 진단만 완료, 조치는 보류 중인 이슈
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* **급정지 시 미세한 요잉(회전) 현상**: 처음엔 "조이스틱을 놓을 때 튕기는 물리적 반동" 가설을
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세우고 로그의 RC 원시값 변화를 직접 확인했으나, 해당 구간에서 스틱 값은 매끄럽게 중립으로
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복귀했을 뿐 반대 방향으로 튀는 값은 전혀 없어 이 가설은 기각했다. 대신 정지 이벤트마다
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전후 바퀴 명령/피드백/상태 플래그를 시간순으로 대조해본 결과 두 가지 원인을 확인:
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(1) 거친 노면에서 정지 직전 특정 바퀴가 순간적으로 "들뜸" 판정되어 다른 바퀴와 감속 타이밍이
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어긋나는 것, (2) 드라이버 자체의 속도 제어 루프가 급정지 시 0을 살짝 지나쳤다 돌아오는
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오버슈트(4바퀴가 0을 지나치는 타이밍이 서로 달라 그 사이 짧게 회전 모멘트가 생김). 감속
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속도를 낮추면 완화될 여지가 있으나 "즉각 정지" 체감이 희생되는 트레이드오프가 있어 적용
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여부는 보류 중.
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## 9. 자동화 및 진단 인프라
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* 매 주행마다 `logs/` 폴더에 타임스탬프 CSV 자동 저장(수동으로 `--log` 지정할 필요 없음) —
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RC/IMU/모터 피드백/오도메트리/헤딩홀드/슬립감지/온도까지 전 항목 기록, 이번 보고서의 모든
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정량적 검증이 이 로그를 근거로 이루어짐.
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## 10. 향후 계획
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라이다(Livox Mid-360S) 기반 SLAM/자율주행 확장 계획은
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[07-lidar-slam-plan.md](07-lidar-slam-plan.md)에 별도 정리되어 있음(아직 미착수).
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## 종합 결과 요약
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| 항목 | 개선 전 | 개선 후 |
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| :--- | :--- | :--- |
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| 조종기 | Xbox/SDL2 (유선) | RadioMaster Pocket + XR1 (무선 RC) |
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| 브레이크 | 자연 정지 시에도 자동 잠김 | CH5로만 제어 |
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| 헤딩 인지 | 없음 | 오도메트리(x,y,θ) + 자동 직진 유지 |
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| 제자리 회전 정확도(지령 대비) | 44~58% | 93.6% |
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| 슬립 감지 | 개별 바퀴 전류 기반만 존재 | + IMU 기반 전신 슬립 이중 감지 |
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| 모터 상태 가시성 | 전류만 | + 온도(모터/드라이버) 실시간 감시 |
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| 주행 기록 | 수동 `--log` 필요 | 매 주행 자동 저장 |
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@@ -0,0 +1,40 @@
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# 드라이버 문서화 (ZLAC8015D V4)
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이 문서 세트는 `resource/` 폴더의 ZLTECH ZLAC8015D V4 시리즈 서보 드라이버 매뉴얼을 분석하고,
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본 저장소의 실제 제어 코드(`xbox_motor_control.cpp`)가 그 드라이버를 어떻게 사용하고 있는지
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정리한 것이다. 매뉴얼 원문(영문 PDF)과 실제 구현 사이의 매핑을 명확히 하는 데 초점을 둔다.
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## 로봇/드라이버 구성 요약
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* **로봇 형식**: 실외 스키드 스티어(Skid-Steer) 4WD 로봇
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* **모터**: ZLLG80ASM250-4096-B V2.12 허브 서보 모터 × 4 (전좌/전우/후좌/후우)
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* **드라이버**: ZLAC8015D V4 (듀얼 채널 서보 드라이버) × 2대
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* 드라이버 1대당 좌/우 모터 2개를 동시에 구동 (Left/Right 채널)
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* 드라이버 #1 (Station ID 1) → 전방 좌/우 모터
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* 드라이버 #2 (Station ID 2) → 후방 좌/우 모터
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* **통신**: RS485 Modbus RTU, 115200bps 8N1, 두 드라이버가 `/dev/ttyUSB0` 한 포트에 데이지체인
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* **제어 PC 소프트웨어**: `xbox_motor_control.cpp` (C++17, 100Hz 제어 루프, SDL2 Xbox 컨트롤러 입력,
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Livox Mid-360S 라이다 장애물 회피 통합)
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## 문서 목차
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| 문서 | 내용 |
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| :--- | :--- |
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| [01-hardware-spec.md](01-hardware-spec.md) | ZLAC8015D 하드웨어 스펙, 커넥터 핀맵, 배선, 설치, LED 진단 |
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||||
| [02-communication-protocol.md](02-communication-protocol.md) | RS485 Modbus RTU 프로토콜과 실제 코드가 사용하는 레지스터 맵 |
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||||
| [03-system-architecture.md](03-system-architecture.md) | 로봇 물리 제원, 2드라이버×4모터 매핑, 스키드 스티어 운동학 |
|
||||
| [04-software-control.md](04-software-control.md) | `xbox_motor_control.cpp` 제어 루프/클래스 구조 분석 |
|
||||
| [05-error-troubleshooting.md](05-error-troubleshooting.md) | 알람 에러코드 표, 휠 이상(들뜸/걸림) 진단, 전류 한계 튜닝, 트러블슈팅 |
|
||||
| [06-imu-integration-plan.md](06-imu-integration-plan.md) | IMU 도입을 통한 제어 고도화 조사 및 단계별 계획 — Husky/논문 비교 (Phase 1~5a 구현 완료) |
|
||||
| [07-lidar-slam-plan.md](07-lidar-slam-plan.md) | **(계획안, 미구현)** Livox Mid-360S 기반 LiDAR SLAM 도입 계획 (Phase 6) |
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||||
06번 문서에 대한 Q&A 기록은 [`../QnA/`](../QnA/) 폴더에 별도로 누적된다 (예: [`q1.md`](../QnA/q1.md) / [`a1.md`](../QnA/a1.md)).
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## 원본 자료
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* `resource/ZLAC8015D V4 Series Manual Version 1.03-20251111.pdf` — 하드웨어 매뉴얼
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* `resource/ZLAC8015D V4 Series RS485 Communication Version 1.06-20251111.pdf` — RS485 통신/레지스터 상세
|
||||
* `resource/ZLAC8015D V4 Series RS485 Communication Quick Start Guide Version 1.00-20251111.pdf` — RS485 빠른 시작 가이드
|
||||
* `resource/ZLAC8015D V4 Series CANopen Communication *.pdf` — CANopen 통신 (본 프로젝트는 RS485만 사용, 참고용)
|
||||
* `resource/ZLAC8015D V4 Series.pdf` — 외형 치수도
|
||||
* `resource/husky.md` — Clearpath Husky User Manual 링크 (스키드 스티어 IMU 융합 제어 비교 참고자료, [06](06-imu-integration-plan.md) 참고)
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@@ -0,0 +1,67 @@
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# [기능 명세서] RadioMaster Pocket & XR1 V1.0 기반 조종 제어 전환
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## 1. 프로젝트 개요
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* **목적:** 기존 Xbox 게임패드 기반의 원격 제어 모듈을 **RadioMaster Pocket RC 조종기** 및 **XR1 V1.0 수신기(USB-to-TTL 시리얼 통신)** 기반으로 교체/마이그레이션.
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* **통신 환경:**
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* 하드웨어: USB to TTL 컨버터 (`/dev/ttyUSB*` 또는 COM 포트)
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* 수신기: XR1 V1.0
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* 조종기: RadioMaster Pocket
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* **실측 확인된 시리얼 프로토콜: CRSF(Crossfire), 420000bps, 8N1.**
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프레임 구조 `[Sync 0xC8][Length][FrameType][Payload][CRC8]`, FrameType
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`0x16`(RC_CHANNELS_PACKED)의 22바이트 payload에 16채널이 11비트씩
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리틀엔디안으로 패킹되어 raw `172~1811` 값이 `1000~2000us`로 선형
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변환된다. (CRC8은 이 송신기에서 표준 DVB-S2 값과 안 맞아 검증 없이
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Sync+Length 프레이밍만 신뢰함.)
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## 2. 하드웨어 및 채널 매핑 사양
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### 2.1 채널별 입력 범위 및 기능 정의
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| 채널 | 입력 장치 | Raw Value 범위 | 할당 기능 | 동작 설명 |
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| :--- | :--- | :--- | :--- | :--- |
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| **CH1** | 롤/조향 스틱 | • `1005`: 좌측 끝<br>• `1481 ~ 1503`: 중앙 (데드존)<br>• `2000`: 우측 끝 | **좌우 조향 (Steering / Angular Z)** | • 중앙 데드존(`1481~1503`) 적용<br>• 좌회전(-) / 우회전(+) 정규화 |
|
||||
| **CH2** | 피치/스로틀 스틱 | • `1005`: 최대 후진<br>• `1500`: 중앙 (정지)<br>• `2000`: 최대 전진 | **전후진 (Throttle / Linear X)** | • 값이 높을수록 전진, 낮을수록 후진 (CH1과 반대 방향)<br>• CH6에서 결정된 최대 속도 기준으로 선형 매핑 |
|
||||
| **CH5** | 2단 스위치 | • `1012`: 미작동 (OFF)<br>• `1988`: 눌림 (ON) | **전자/비상 브레이크 (Brake)** | • `1988` 수신 시 모든 주행 속도 즉시 0 (`Stop`)<br>• `1012` 수신 시 일반 주행 허용 |
|
||||
| **CH6** | 2단 스위치 | • `1832`: 저속 위치<br>• `1012~1090`: 고속 위치 | **속도 모드 선택 (Speed Mode)** | • `1832`(≥1500 부근): 저속 모드 (최대 **0.3 m/s**)<br>• `1012~1090`(<1500): 고속 모드 (최대 **1.5 m/s**) |
|
||||
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||||
---
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||||
## 3. 제어 변환 알고리즘 및 로직
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### 3.1 브레이크 최우선 로직 (CH5)
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||||
* $\text{CH5} \ge 1500$ (누름 / `1988` 부근):
|
||||
$$\text{Linear Velocity} = 0.0, \quad \text{Angular Velocity} = 0.0$$
|
||||
* $\text{CH5} < 1500$ (안누름 / `1012` 부근): 정상 주행 로직 실행
|
||||
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||||
### 3.2 속도 제한 설정 (CH6)
|
||||
* $\text{CH6} \ge 1500$ (`1832` 부근): $V_{\max} = 0.3 \text{ m/s}$ (저속 모드)
|
||||
* $\text{CH6} < 1500$ (`1012~1090` 부근): $V_{\max} = 1.5 \text{ m/s}$ (고속 모드)
|
||||
|
||||
### 3.3 전후진 속도 계산 (CH2)
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||||
* **데드존(Deadband):** $1480 \le \text{CH2} \le 1520 \rightarrow V_x = 0.0$
|
||||
* **후진 구간 ($1005 \le \text{CH2} < 1480$):**
|
||||
$$V_x = -\left( \frac{1480 - \text{CH2}}{1480 - 1005} \right) \times V_{\max}$$
|
||||
* **전진 구간 ($1520 < \text{CH2} \le 2000$):**
|
||||
$$V_x = \left( \frac{\text{CH2} - 1520}{2000 - 1520} \right) \times V_{\max}$$
|
||||
|
||||
### 3.4 좌우 조향 각속도 계산 (CH1)
|
||||
* **데드존(Deadband):** $1481 \le \text{CH1} \le 1503 \rightarrow \omega_z = 0.0$
|
||||
* **좌회전 구간 ($1005 \le \text{CH1} < 1481$):**
|
||||
$$\omega_z = -\left( \frac{1481 - \text{CH1}}{1481 - 1005} \right) \times \Omega_{\max}$$
|
||||
* **우회전 구간 ($1503 < \text{CH1} \le 2000$):**
|
||||
$$\omega_z = +\left( \frac{\text{CH1} - 1503}{2000 - 1503} \right) \times \Omega_{\max}$$
|
||||
|
||||
---
|
||||
|
||||
## 4. 구현 요구사항 (To Claude Code)
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||||
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||||
1. **기존 Xbox 입력 모듈 분리 및 교체:**
|
||||
- 기존의 조이스틱 라이브러리(pygame, evdev, joy 노드 등) 종속성 제거
|
||||
- 시리얼 통신(PySerial 등) 기반의 RC 수신기 데이터 리더 클래스 구현
|
||||
2. **시리얼 패킷 디코딩 & Fail-safe 처리:**
|
||||
- USB-to-TTL 시리얼 포트 오픈 및 예외 처리(재연결 로직)
|
||||
- 패킷 타임아웃(예: 200ms 이상 신호 미수신 시) 발생 시 자동 감속 및 긴급 정지
|
||||
3. **설정값 파라미터화 (Config):**
|
||||
- Serial Port, Baudrate, 데드존 범위, 채널별 Max/Min/Center 값을 외부 설정(YAML, JSON, ROS 파라미터 등)으로 관리 가능하도록 모듈화
|
||||
+236
@@ -0,0 +1,236 @@
|
||||
// HWT905-RS232 (WitMotion) IMU reader — Phase 1: pure observation, no control loop.
|
||||
// Reads the sensor's active-push protocol (0x55-prefixed packets) over a plain
|
||||
// serial port (RS232-over-USB, e.g. /dev/ttyUSB0) and prints accel/gyro/angle to
|
||||
// stdout, optionally logging to CSV. Not Modbus — the RS485 variant uses Modbus,
|
||||
// this RS232 variant does not.
|
||||
|
||||
#include <cerrno>
|
||||
#include <chrono>
|
||||
#include <cmath>
|
||||
#include <cstdint>
|
||||
#include <cstdio>
|
||||
#include <cstring>
|
||||
#include <fcntl.h>
|
||||
#include <fstream>
|
||||
#include <iostream>
|
||||
#include <string>
|
||||
#include <termios.h>
|
||||
#include <unistd.h>
|
||||
|
||||
namespace {
|
||||
|
||||
constexpr uint8_t kFrameHeader = 0x55;
|
||||
constexpr uint8_t kTypeAccel = 0x51;
|
||||
constexpr uint8_t kTypeGyro = 0x52;
|
||||
constexpr uint8_t kTypeAngle = 0x53;
|
||||
constexpr uint8_t kTypeMag = 0x54;
|
||||
|
||||
struct ImuState {
|
||||
double accel[3] = {0, 0, 0}; // g
|
||||
double gyro[3] = {0, 0, 0}; // deg/s
|
||||
double angle[3] = {0, 0, 0}; // deg (roll, pitch, yaw)
|
||||
double mag[3] = {0, 0, 0}; // raw counts
|
||||
bool has_accel = false, has_gyro = false, has_angle = false, has_mag = false;
|
||||
};
|
||||
|
||||
int16_t toInt16(uint8_t lo, uint8_t hi) {
|
||||
return static_cast<int16_t>(static_cast<uint16_t>(lo) | (static_cast<uint16_t>(hi) << 8));
|
||||
}
|
||||
|
||||
speed_t baudToSpeed(int baud) {
|
||||
switch (baud) {
|
||||
case 4800: return B4800;
|
||||
case 9600: return B9600;
|
||||
case 19200: return B19200;
|
||||
case 38400: return B38400;
|
||||
case 57600: return B57600;
|
||||
case 115200: return B115200;
|
||||
case 230400: return B230400;
|
||||
default:
|
||||
std::cerr << "[경고] 지원하지 않는 baud " << baud << ", 115200으로 대체\n";
|
||||
return B115200;
|
||||
}
|
||||
}
|
||||
|
||||
int openSerialPort(const std::string &port, int baud) {
|
||||
int fd = open(port.c_str(), O_RDWR | O_NOCTTY | O_NDELAY);
|
||||
if (fd < 0) {
|
||||
std::cerr << "[오류] 포트 열기 실패: " << port << " (" << std::strerror(errno) << ")\n";
|
||||
return -1;
|
||||
}
|
||||
fcntl(fd, F_SETFL, 0); // switch back to blocking reads
|
||||
|
||||
struct termios options;
|
||||
if (tcgetattr(fd, &options) != 0) {
|
||||
std::cerr << "[오류] tcgetattr 실패\n";
|
||||
close(fd);
|
||||
return -1;
|
||||
}
|
||||
|
||||
speed_t speed = baudToSpeed(baud);
|
||||
cfsetispeed(&options, speed);
|
||||
cfsetospeed(&options, speed);
|
||||
|
||||
options.c_cflag |= (CLOCAL | CREAD);
|
||||
options.c_cflag &= ~PARENB;
|
||||
options.c_cflag &= ~CSTOPB;
|
||||
options.c_cflag &= ~CSIZE;
|
||||
options.c_cflag |= CS8;
|
||||
options.c_cflag &= ~CRTSCTS;
|
||||
|
||||
options.c_lflag &= ~(ICANON | ECHO | ECHOE | ISIG);
|
||||
options.c_iflag &= ~(IXON | IXOFF | IXANY);
|
||||
options.c_iflag &= ~(INLCR | ICRNL);
|
||||
options.c_oflag &= ~OPOST;
|
||||
|
||||
options.c_cc[VMIN] = 1;
|
||||
options.c_cc[VTIME] = 5; // 0.5s inter-byte timeout
|
||||
|
||||
tcflush(fd, TCIFLUSH);
|
||||
if (tcsetattr(fd, TCSANOW, &options) != 0) {
|
||||
std::cerr << "[오류] tcsetattr 실패\n";
|
||||
close(fd);
|
||||
return -1;
|
||||
}
|
||||
return fd;
|
||||
}
|
||||
|
||||
// Parses one validated 11-byte WitMotion frame (frame[0]==0x55, checksum ok)
|
||||
// into the running ImuState. Returns true if this frame completed an
|
||||
// accel+gyro+angle group worth printing (i.e. it was an angle frame).
|
||||
bool applyFrame(const uint8_t *frame, ImuState &state) {
|
||||
const uint8_t type = frame[1];
|
||||
switch (type) {
|
||||
case kTypeAccel:
|
||||
for (int i = 0; i < 3; ++i) {
|
||||
int16_t raw = toInt16(frame[2 + 2 * i], frame[3 + 2 * i]);
|
||||
state.accel[i] = raw / 32768.0 * 16.0; // g
|
||||
}
|
||||
state.has_accel = true;
|
||||
return false;
|
||||
case kTypeGyro:
|
||||
for (int i = 0; i < 3; ++i) {
|
||||
int16_t raw = toInt16(frame[2 + 2 * i], frame[3 + 2 * i]);
|
||||
state.gyro[i] = raw / 32768.0 * 2000.0; // deg/s
|
||||
}
|
||||
state.has_gyro = true;
|
||||
return false;
|
||||
case kTypeAngle:
|
||||
for (int i = 0; i < 3; ++i) {
|
||||
int16_t raw = toInt16(frame[2 + 2 * i], frame[3 + 2 * i]);
|
||||
state.angle[i] = raw / 32768.0 * 180.0; // deg
|
||||
}
|
||||
state.has_angle = true;
|
||||
return true;
|
||||
case kTypeMag:
|
||||
for (int i = 0; i < 3; ++i) {
|
||||
int16_t raw = toInt16(frame[2 + 2 * i], frame[3 + 2 * i]);
|
||||
state.mag[i] = raw;
|
||||
}
|
||||
state.has_mag = true;
|
||||
return false;
|
||||
default:
|
||||
return false; // time/quaternion/GPS frames etc. — ignored in Phase 1
|
||||
}
|
||||
}
|
||||
|
||||
} // namespace
|
||||
|
||||
int main(int argc, char **argv) {
|
||||
std::setvbuf(stdout, nullptr, _IOLBF, 4096); // line-buffer even when piped
|
||||
|
||||
std::string port = "/dev/ttyUSB0";
|
||||
int baud = 9600; // HWT905-232 factory default (confirmed against this unit)
|
||||
std::string log_path;
|
||||
|
||||
for (int i = 1; i < argc; ++i) {
|
||||
std::string arg = argv[i];
|
||||
if (arg == "--port" && i + 1 < argc) {
|
||||
port = argv[++i];
|
||||
} else if (arg == "--baud" && i + 1 < argc) {
|
||||
baud = std::stoi(argv[++i]);
|
||||
} else if (arg == "--log" && i + 1 < argc) {
|
||||
log_path = argv[++i];
|
||||
} else if (arg == "--help") {
|
||||
std::cout << "사용법: " << argv[0]
|
||||
<< " [--port /dev/ttyUSB0] [--baud 115200] [--log out.csv]\n";
|
||||
return 0;
|
||||
}
|
||||
}
|
||||
|
||||
int fd = openSerialPort(port, baud);
|
||||
if (fd < 0) return 1;
|
||||
|
||||
std::ofstream log_file;
|
||||
if (!log_path.empty()) {
|
||||
log_file.open(log_path);
|
||||
if (!log_file) {
|
||||
std::cerr << "[오류] 로그 파일 열기 실패: " << log_path << "\n";
|
||||
return 1;
|
||||
}
|
||||
log_file << "t_s,ax_g,ay_g,az_g,gx_dps,gy_dps,gz_dps,roll_deg,pitch_deg,yaw_deg\n";
|
||||
}
|
||||
|
||||
std::cout << "포트 " << port << " @ " << baud << "bps 에서 IMU 데이터 수신 시작 "
|
||||
<< "(Ctrl+C로 종료)\n";
|
||||
std::cout.flush();
|
||||
|
||||
const auto t_start = std::chrono::steady_clock::now();
|
||||
ImuState state;
|
||||
uint8_t buf[11];
|
||||
size_t buf_len = 0;
|
||||
|
||||
while (true) {
|
||||
uint8_t byte;
|
||||
ssize_t n = read(fd, &byte, 1);
|
||||
if (n <= 0) {
|
||||
if (n < 0 && errno != EAGAIN && errno != EINTR) {
|
||||
std::cerr << "[오류] 시리얼 읽기 실패: " << std::strerror(errno) << "\n";
|
||||
break;
|
||||
}
|
||||
continue;
|
||||
}
|
||||
|
||||
if (buf_len == 0) {
|
||||
if (byte != kFrameHeader) continue; // resync: wait for header
|
||||
buf[buf_len++] = byte;
|
||||
continue;
|
||||
}
|
||||
|
||||
buf[buf_len++] = byte;
|
||||
if (buf_len < 11) continue;
|
||||
|
||||
// Full 11-byte candidate frame collected — validate checksum.
|
||||
uint8_t sum = 0;
|
||||
for (int i = 0; i < 10; ++i) sum += buf[i];
|
||||
if (sum != buf[10]) {
|
||||
// Checksum mismatch: resync by sliding one byte and rescanning for 0x55.
|
||||
std::cerr << "[경고] 체크섬 불일치, 프레임 폐기\n";
|
||||
buf_len = 0;
|
||||
continue;
|
||||
}
|
||||
|
||||
bool print_now = applyFrame(buf, state);
|
||||
buf_len = 0;
|
||||
|
||||
if (print_now && state.has_accel && state.has_gyro && state.has_angle) {
|
||||
double t_s = std::chrono::duration<double>(std::chrono::steady_clock::now() - t_start).count();
|
||||
std::printf(
|
||||
"t=%7.3fs accel[g]=(%+.3f,%+.3f,%+.3f) gyro[dps]=(%+7.2f,%+7.2f,%+7.2f) "
|
||||
"angle[deg]=(roll=%+7.2f,pitch=%+7.2f,yaw=%+7.2f)\n",
|
||||
t_s, state.accel[0], state.accel[1], state.accel[2], state.gyro[0], state.gyro[1],
|
||||
state.gyro[2], state.angle[0], state.angle[1], state.angle[2]);
|
||||
|
||||
if (log_file) {
|
||||
log_file << t_s << ',' << state.accel[0] << ',' << state.accel[1] << ','
|
||||
<< state.accel[2] << ',' << state.gyro[0] << ',' << state.gyro[1] << ','
|
||||
<< state.gyro[2] << ',' << state.angle[0] << ',' << state.angle[1] << ','
|
||||
<< state.angle[2] << '\n';
|
||||
log_file.flush();
|
||||
}
|
||||
}
|
||||
}
|
||||
|
||||
close(fd);
|
||||
return 0;
|
||||
}
|
||||
@@ -0,0 +1,79 @@
|
||||
import serial
|
||||
import time
|
||||
|
||||
# 확인된 포트 경로 설정
|
||||
SERIAL_PORT = "/dev/cu.usbserial-0001"
|
||||
BAUD_RATE = 420000
|
||||
|
||||
CRSF_SYNC = 0xC8
|
||||
CRSF_FRAMETYPE_RC_CHANNELS_PACKED = 0x16
|
||||
|
||||
def parse_channels(payload):
|
||||
if len(payload) < 22:
|
||||
return []
|
||||
|
||||
# 22바이트의 채널 데이터를 정수로 변환 후 11비트씩 언패킹
|
||||
data = int.from_bytes(payload[:22], byteorder='little')
|
||||
channels = []
|
||||
for _ in range(16):
|
||||
raw_val = data & 0x07FF # 11-bit 마스크
|
||||
# CRSF 원본 값(172~1811)을 RC 마이크로초(1000~2000µs) 단위로 변환
|
||||
us_val = int((raw_val - 172) * (2000 - 1000) / (1811 - 172) + 1000)
|
||||
channels.append(us_val)
|
||||
data >>= 11
|
||||
return channels
|
||||
|
||||
def main():
|
||||
try:
|
||||
ser = serial.Serial(SERIAL_PORT, BAUD_RATE, timeout=0.1)
|
||||
print(f"Connected to {SERIAL_PORT} at {BAUD_RATE} baud.")
|
||||
print("스틱과 스위치를 움직여 채널 값을 확인하세요. (종료: Ctrl+C)\n")
|
||||
except Exception as e:
|
||||
print(f"포트 연결 오류: {e}")
|
||||
return
|
||||
|
||||
buf = bytearray()
|
||||
while True:
|
||||
try:
|
||||
if ser.in_waiting:
|
||||
buf.extend(ser.read(ser.in_waiting))
|
||||
|
||||
while len(buf) > 3:
|
||||
if buf[0] != CRSF_SYNC:
|
||||
buf.pop(0)
|
||||
continue
|
||||
|
||||
length = buf[1]
|
||||
total_packet_len = length + 2
|
||||
|
||||
if len(buf) < total_packet_len:
|
||||
break # 전체 패킷 대기
|
||||
|
||||
packet = buf[:total_packet_len]
|
||||
buf = buf[total_packet_len:]
|
||||
|
||||
frame_type = packet[2]
|
||||
if frame_type == CRSF_FRAMETYPE_RC_CHANNELS_PACKED:
|
||||
payload = packet[3:-1] # CRC 제외 payload
|
||||
channels = parse_channels(payload)
|
||||
|
||||
# read_crsf.py 출력 부분 수정
|
||||
print(
|
||||
f"\rCH1: {channels[0]:4d} | CH2: {channels[1]:4d} | "
|
||||
f"CH3: {channels[2]:4d} | CH4: {channels[3]:4d} | "
|
||||
f"CH5(SA/SC): {channels[4]:4d} | CH6(SD): {channels[5]:4d} | "
|
||||
f"CH7: {channels[6]:4d} | CH8: {channels[7]:4d}",
|
||||
end="", flush=True
|
||||
)
|
||||
|
||||
except KeyboardInterrupt:
|
||||
print("\n모니터링 종료")
|
||||
break
|
||||
except Exception as e:
|
||||
print(f"\n데이터 수신 오류: {e}")
|
||||
break
|
||||
|
||||
ser.close()
|
||||
|
||||
if __name__ == "__main__":
|
||||
main()
|
||||
Binary file not shown.
Binary file not shown.
Binary file not shown.
Binary file not shown.
@@ -0,0 +1,55 @@
|
||||
RELEASE NOTES
|
||||
=============
|
||||
WITMOTION Turotial File
|
||||
|
||||
Package version: 2023.06.26
|
||||
Release date: 2023-06-26
|
||||
|
||||
This package contains all necessary files for set-up of the sensor.
|
||||
|
||||
Unzip the .zip file and you will have a directory containing the files.
|
||||
|
||||
-----------
|
||||
Website:
|
||||
https://www.wit-motion.com/
|
||||
|
||||
Document download link:
|
||||
|
||||
Google Drive:
|
||||
https://drive.google.com/open?id=1s-7NIhHXFyLhF8TmCFdrVPz80SwS3C1i
|
||||
|
||||
-----------
|
||||
Youtube Channel:
|
||||
https://www.youtube.com/c/WITMOTION
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HWT905-RS232 Playlist:
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https://youtube.com/playlist?list=PL43tdDrVL_VC49nv2WW4NphnUTxSkQ_cZ
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After-sale Service& Technical Support:
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If you have queries about the sensors' set-up, software installation, APP, drivers
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or any other questions, suggestions, please feel free to contact us.
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Our engineering team is committed to providing the required support necessary
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to ensure that you are satisfied with WITMOTION sensor and the service.
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1. Please find the below link of detailed contact method (support@wit-motion.com)
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https://www.wit-motion.com/contacts/
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2. Double-confirmed which platform you bought and
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contact the corresponding team by the provided way
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3. Sending a message including the problem and necessary description
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would be highly helpful to give a workable solution with details
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4. Leave a note indicating the platform you placed the order,
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the order ID, so it is intuitive to check the model you purchase
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and accessory you may buy
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5. For a complicated issue like calibration, PIN connection, configurations,
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it is recommended to provide necessary files including screenshots,
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taking several pictures, or shooting videos. A short video including the PIN connection,
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software setup, operation details would be preferred.
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It would be further help for remote diagnostics.
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BIN
Binary file not shown.
Binary file not shown.
Binary file not shown.
BIN
Binary file not shown.
Binary file not shown.
Binary file not shown.
@@ -0,0 +1 @@
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https://docs.clearpathrobotics.com/docs_robots/legacy/ros1_robots/outdoor_robots/husky/user_manual_husky
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+18
-9
@@ -1,7 +1,11 @@
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#!/usr/bin/env bash
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# 1-Click Launch Script for C++ 4WD Motor Control with Mid-360S LiDAR Avoidance
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PORT="${1:-/dev/ttyUSB0}"
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# udev 규칙(/etc/udev/rules.d/99-fori-robot-serial.rules)으로 고정된 심볼릭
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# 링크 사용 — ttyUSB 번호는 꽂는 순서에 따라 바뀌지만 이 이름들은 고정이다.
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PORT="${1:-/dev/ttyMOTOR}"
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RC_PORT="${RC_PORT:-/dev/ttyRC}"
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IMU_PORT="${IMU_PORT:-/dev/ttyIMU}"
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SCRIPT_DIR="$(cd "$(dirname "${BASH_SOURCE[0]}")" && pwd)"
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cd "$SCRIPT_DIR" || exit 1
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@@ -10,10 +14,12 @@ echo "=================================================================="
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echo " 🚀 ZLAC8015D 4WD + Livox Mid-360S 라이다 원클릭 런치 시스템"
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echo "=================================================================="
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# 1. USB Latency 1ms 단축
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# 1. USB Latency 1ms 단축 (모터/RC/IMU 포트 전부)
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if [ -f "./set_low_latency.sh" ]; then
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echo "[1/2] USB 시리얼 포트($PORT) 지연 시간 1ms 최적화 적용 중..."
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echo "[1/2] USB 시리얼 포트 지연 시간 1ms 최적화 적용 중... (모터: $PORT / RC: $RC_PORT / IMU: $IMU_PORT)"
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./set_low_latency.sh "$PORT"
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./set_low_latency.sh "$RC_PORT"
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./set_low_latency.sh "$IMU_PORT"
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fi
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# 2. C++ 바이너리 존재 여부 확인 및 컴파일
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@@ -23,14 +29,17 @@ if [ ! -f "./xbox_motor_control_cpp" ]; then
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fi
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echo "=================================================================="
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echo " [시작] C++ 100Hz 초저지연 4WD 조이스틱 + 라이다 장애물 회피 시작 ($PORT)"
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echo " - 라이다 기능 토글: Xbox 컨트롤러 X 버튼"
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echo " - 정지/종료: B 버튼 또는 Ctrl+C"
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echo " [시작] C++ 100Hz 초저지연 4WD RC(RadioMaster Pocket + XR1) + IMU(HWT905) + 라이다 장애물 회피 시작"
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echo " - 모터 포트: $PORT / RC 수신기 포트: $RC_PORT / IMU 포트: $IMU_PORT"
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echo " - 라이다 기능 비활성화: --no_lidar 옵션 / IMU 비활성화: --no_imu 옵션"
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echo " - 매 주행마다 logs/에 CSV 로그 자동 저장 (끄려면 --no_log)"
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echo " - 비상 정지: CH5 브레이크 스위치 또는 Ctrl+C"
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echo "=================================================================="
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# 3. C++ 4WD 프로그램 실행 (추가 인자 전달 가능)
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# 3. C++ 4WD 프로그램 실행 (추가 인자 전달 가능. --rc_port/--imu_port를 다시
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# 넘기면 아래 기본값을 덮어쓸 수 있다 — 인자 파싱은 뒤에 온 값이 우선 적용됨)
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if [ $# -gt 1 ]; then
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./xbox_motor_control_cpp --port "$PORT" "${@:2}"
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./xbox_motor_control_cpp --port "$PORT" --rc_port "$RC_PORT" --imu_port "$IMU_PORT" "${@:2}"
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else
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./xbox_motor_control_cpp --port "$PORT"
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./xbox_motor_control_cpp --port "$PORT" --rc_port "$RC_PORT" --imu_port "$IMU_PORT"
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fi
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+4
-1
@@ -8,7 +8,10 @@ if [ ! -e "$PORT" ]; then
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exit 1
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fi
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DEV_NAME=$(basename "$PORT")
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# /dev/ttyMOTOR 같은 udev 고정 심볼릭 링크로 넘어올 수 있으므로, sysfs 조회에
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# 필요한 실제 장치명(ttyUSB0 등)으로 반드시 풀어준다 — 안 그러면
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# /sys/bus/usb-serial/devices/ttyMOTOR 경로가 존재하지 않아 항상 폴백으로 샌다.
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DEV_NAME=$(basename "$(readlink -f "$PORT")")
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LATENCY_PATH="/sys/bus/usb-serial/devices/$DEV_NAME/latency_timer"
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if [ -f "$LATENCY_PATH" ]; then
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+1249
-189
File diff suppressed because it is too large
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