使用Arduino IDE校准舵机

校准舵机对于机器人的正常运行至关重要。

预组装版本的机器人应该已经正确安装了腿，但没有进行微调校准。

校准舵机前请确保您已经上传了OpenCat主程序固件。

* 校准舵机流程背后的逻辑：

在校准之前，通电前我们不知道舵机将指向哪里。所以如果躯干连接上腿部部件，腿会旋转到随机角度，并可能与机器人的身体或其他腿碰撞并被堵转。如果一个舵机堵转了很长时间，它可能会损坏。
进入主板配置模式（注释掉OpenCat.ino 中的 #define MAIN_SKETCH 并上传）后，您需要在出现清除校准数据提示时输入“Y”或“n”。之后，所有的技能数据都会保存到控制器的静态内存中。其中包括一个“校准”技能，这是一个所有关节都处在零位置的姿势。
上传标准功能程序（启用OpenCat.ino 中的#define MAIN_SKETCH 并上传）后，您可以在串口监视器中输入“c”来校准关节。该程序将读取“校准”姿势并将舵机旋转到已知位置。所有舵机都应该从休息姿势旋转到校准位置。然后你可以一个关节一个关节地连接腿部部件，连接时尽量垂直于周围的身体框架。

Nybble 和 Bittle 的校准原理相同。

进入校准模式需要做好以下准备：

‌1. 全部舵机线路与主板连接好

2. 电池电量充足

3. 连接好USB适配器并能正常通信

如果您使用未组装的套件构建机器人，请在校准之前不要安装头，腿组件。您还需要安装电池并长按电池上的按钮为机器人供电。

校准分为三个步骤：

进入校准模式，使舵机自由转动到中位；
安装各个肢体到校准位；
通过串口监视器微调关节修正量。

1. 进入校准模式

检查所有舵机接头插入的位置和方向，您必须把舵机和外接电池都插上NyBoard后才可以正确校准。在我们安装腿部组件之前，舵机的输出轴应该处于零状态（转到中位然后停下）。

在串口监视器输入c来进入校准模式，舵机应该迅速地依次转到中位然后停下，同时齿轮箱会发出一些声响。由于舵机的起始位置各不相同，有些舵机的转角会大一些。在串口监视器会打印出一列表：

第一行是关节序号，第二行是它们的修正量，第三行是刚刚输入的校准指令。

Index	0	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11	12	13	14	15
Offset	-1	-1	-1	-1	-1	-1	-1	-1	-1	-1	-1	-1	-1	-1	-1	-1

初始的关节修正量是 “-1” 或 “0”，需要测定后修改。

模型舵机用电位器作为位置环反馈的传感器。在保持某目标角度时，可能会有轻微抖动。舵机厂可以通过调整PID参数来抑制这种抖动，但随着电位器触点的磨损，这种“帕金森”症状会加重，但主要影响静态姿势的保持，在动态中并不明显。高端舵机可能会用贵上10倍的成本来解决这个问题，对我们而言，更换老化的舵机是更加经济的方案。

2. 安装舵机关联部件

2.1 坐标系

输入‘c’指令后，所有舵机都转到了中位，就可以安装之前组装好的舵机关联部件了。它们基本上按照相互垂直的角度互相连接，校准姿势如下图所示:

如果您使用未组装的套件搭建机器人，请按照上方图片安装舵机相关部件，并尽量保证它们相互垂直（大腿垂直于躯干，小腿垂直于大腿）。详细请参考用户手册中的相关章节：

Nybble
Bittle

把舵机关联部件直插到舵机输出轴上，这过程中不要转动舵机输出轴。

关节角使用本体极坐标系，以逆时针转动为正。从机身左侧看，关节逆时针转动定义为正方向。

对于Nybble头的俯仰关节例外，因为我们习惯说“抬头”，直觉上是正方向，但从左侧看是顺时针转动。

但从机身右侧看，转动方向的正负性刚好相反。

2.2 离散的角度间隔

如果我们仔细观察舵机输出轴，可以发现它上面有一定数量的齿，这些齿可以防止输出轴在转动时相对摇臂滑动。在我们的舵机上，输出轴的圆周被分隔成25个齿，每个齿间隔14.4度（偏移 -7.2~7.2 度）。这意味着我们安装关节时不可能绝对垂直，只能尽可能地接近垂直。

3 使用串口监视器对机器人进行精细校准

3.1 关节控制命令

校准的指令格式（参考串口协议）是cIndex Offset，Index是舵机编号， Offset是校准修正量。注意Index和Offset之间有空格。机器人舵机编号如下图所示：

比如:

c8 6表示给8号舵机+6度的修正量。对于每个舵机都需要进行这样的校准以使各部位转动到校准位。

c0 -4 表示给0号舵机-4度的修正量。

修正量的分辨率是1度，不要使小数。

如果您发现需要的修正量的绝对值大于9度，那说明您在安装肢体时不够靠近校准位，这会导致该关节的有效行程不对称，在某一侧的可到达角度范围变小。把这个肢体取下来，转一个齿的角度重新安装，就可以得到一个方向相反，但是绝对值更小的修正量。

比如，如果您必须使用 -9 作为校准值，请将肢体取下，旋转一颗牙齿，然后再装回去。新的校准值应该在 5 左右，即它们的绝对值总和为 14。在重新安装时，避免旋转舵机的输出轴。

找到可以使肢体达到零状态的最佳偏移量。这是一个反复试验的过程。

校准后，记得要输入s来保存修正量，否则程序重启后它们就失效了。您甚至可以每校准一个舵机就保存一次。

3.2 “L”形关节校准器

实际测量时，我们的观测会由于透视关系而产生偏差，这也是为什么我们在读直尺的刻度时要尽量在尺的上方平视。

在校准机器人的关节时，保持平视也特别重要，所以我提供了“L”形的关节校准器辅助参考。按先调4个肩关节（8~11）后调4个膝关节（12~15）的顺序依次校准，目标是使校准器的三个尖角同时对准舵机螺丝或脚尖孔洞的圆心。在校准每个关节时，要从圆心-尖角的延长线上平视观察，校准器的三角窗口边应该和小腿上的三角窗口边平行。