RC_WheelLeg/01_doc/control/lie_down_posture.md

机器人趴下动作实现大纲

1. 目标

实现四足机器人从站立状态平滑过渡到趴下状态（降低机身高度至最低）。

2. 硬件与运动学基础

• 腿部结构：双连杆结构（大腿 L1=250mm, 小腿 L2=227mm）。
• 电机配置：每条腿2个电机，共8个电机（CAN1/CAN2 ID 1-4, 5-8）。
• 坐标系：基于 leg.c 的 Inverse_Calculation，输入为 (X, Y)。
  • 根据代码推测，Y 为垂直方向距离（机身到足端），X 为水平方向偏移。
  • L = sqrt(X^2 + Y^2) 为髋关节到足端的直线距离。
  • 趴下即减小 Y 值，使机身贴近地面。

3. 实现方案

3.1 定义趴下姿态

• 目标足端坐标：
  • Target_X = 0：足端保持在髋关节垂直投影线上（或根据需要微调）。
  • Target_Y = H_min：最小支撑高度。需根据机械结构测量，例如 100mm - 150mm，确保大腿和小腿折叠时不发生机械干涉。
• 目标关节角度：
  • 通过 Inverse_Calculation(0, H_min, ...) 计算出对应的电机目标角度 range1 和 range2。

3.2 动作流程设计

1. 初始化/获取状态：
   • 确认当前机器人处于站立或可控状态。
   • 记录当前的设定高度 Current_Y。
2. 轨迹规划（平滑过渡）：
   • 目的：防止机器人直接“摔”在地上，保护机械结构和电机。
   • 方法：使用插值算法（线性插值或 S 曲线插值）。
   • 在时间 T（如 2秒）内，将高度指令从 Current_Y 逐步减小到 Target_Y。
3. 控制循环执行：
   • 在循环中（如 1ms 或 5ms 周期）：
     1. 计算当前时刻的目标高度 h(t)。
     2. 调用 Inverse_Calculation(0, h(t), ...) 解算四条腿的关节角度。
     3. 调用 Posture() 函数向 8 个电机发送位置控制指令（Position Mode 或 MIT Mode）。
4. 到位处理：
   • 当达到 Target_Y 后，机器人应已趴在地上。
   • 节能模式：如果机身已由地面完全支撑，可以将电机的 Kp, Kd 和 Torque 设为 0，进入阻尼模式或空闲模式，防止电机持续堵转过热。

4. 伪代码示例

// 定义在 User/app/execute_task.c 或类似文件中

void Robot_LieDown(void) {
    RobotGeometry geom = { .L1 = 250.0f, .L2 = 227.0f };
    float current_h = 300.0f; // 假设初始站立高度
    float target_h = 120.0f;  // 趴下时的目标高度（需实测）
    float duration = 2000.0f; // 动作耗时 2000ms
    float dt = 5.0f;          // 控制周期 5ms
    
    float t = 0;
    while (t <= duration) {
        // 1. 计算当前高度 (线性插值)
        float h = current_h + (target_h - current_h) * (t / duration);
        
        // 2. 运动学解算 (假设 X=0)
        float angle1, angle2;
        Inverse_Calculation(0, h, &angle1, &angle2, &geom);
        
        // 3. 发送指令给四条腿 (假设腿的电机ID映射如下)
        // Leg 1 (FL)
        Posture(1, angle1, 0, 4.0f, 1.0f, 0); 
        Posture(2, angle2, 0, 4.0f, 1.0f, 0);
        // Leg 2 (FR)
        Posture(3, angle1, 0, 4.0f, 1.0f, 0); 
        Posture(4, angle2, 0, 4.0f, 1.0f, 0);
        // ... Leg 3 & 4
        
        t += dt;
        osDelay((uint32_t)dt);
    }
    
    // 4. 趴下后处理 (可选：关闭力矩输出)
    // Disable_Motor_Torque(); 
}

5. 验证与调试

1. 静态测试：将机器人架空，运行趴下程序，观察腿部是否缓慢收缩，角度方向是否正确。
2. 落地测试：在软垫上测试，观察趴下过程是否平稳，是否有冲击。
3. 干涉检查：确认趴到底时，机械结构不会互相碰撞或卡死（特别注意皮带传动部分是否受压或过度弯曲）。