前回は2足歩行ロボット HM-01 を完成させて PS4コントローラによる足動作を楽しみました。

予算3万円でつくる BLDC 2足歩行ロボット第4号ー2足歩行ロボット完成ー

ここでは動作シーケンスを組んで足踏みや歩行動作を楽しみます。

ATOM用Arduinoコード

前回からATOM用のコードのみを変更して足踏み・歩行動作を実現します。
動作はPS4コントローラから指定します。

まずはコードを紹介します。
詳細は次節以降に記載します。

環境バージョンはこれまでと同様で以下の通りです。
　Arduino IDEバージョン：ver. 1.8.19
　ESP32ライブラリ：ver. 2.0.13
　M5Atomライブラリ：ver. 0.1.3
　Kalman Filter Library ：ver. 1.0.2
　PS4Controllerライブラリ：ver. 1.1.0
　SimpleFOCライブラリ：ver. 2.3.3

enum class ModeT : uint8_t;

#include <M5Atom.h>
#include <Kalman.h>
#include <WiFi.h>
#include <WebServer.h>
#include <Preferences.h>
#include <PS4Controller.h>
#include "driver/twai.h"
#include <SimpleFOC.h>


twai_message_t rx_msg;


WebServer server(80);

const char ssid[] = "ATOM";  // SSID
const char pass[] = "password";   // password

const IPAddress ip(192, 168,22, 90);      // IPアドレス
const IPAddress subnet(255, 255, 255, 0); // サブネットマスク

int Motion = 0;
int idleState = 0;

int delay1 = 50, delay2 = 140;
float xZero = 10.0, zZero = 99.0;
float dx1 = 10.0, dx2 = 5.0;
float dz1 = 3.0, dz2 = 16.0;

float tim;
unsigned long time_mSt;


LowPassFilter filter = LowPassFilter(0.3);
float tf = 0.3;
float th = 30.0;
int stateJudge = 0;
float torqueL = 0.0, torqueR = 0.0;
float preTorque = 0.0, currentTorque = 0.0, diffTorque = 0.0;


float offsetX = 0.0, offsetY = 0.0;

int lastLStickX = 0, lastLStickY = 0, lastRStickX = 0, lastRStickY = 0;

unsigned long oldTime = 0, loopTime, nowTime, startTime;
float dt;

float accX = 0, accY = 0, accZ = 0;
float gyroX = 0, gyroY = 0, gyroZ = 0;

float theta_X = 0.0, theta_Y = 0.0;
float theta_Xdot = 0.0, theta_Ydot = 0.0;

Kalman kalmanX, kalmanY;
float kalAngleX, kalAngleDotX, kalAngleY, kalAngleDotY;

float Kp = 0.3, Kd = 0.2;

float rollVal = 0.0, rollCtrlL = 0.0, rollCtrlR = 0.0;

Preferences preferences;


//加速度センサから傾きデータ取得 [deg]
void get_theta() {
  M5.IMU.getAccelData(&accX,&accY,&accZ);
  //傾斜角導出 単位はdeg
  theta_X =  atan2(accY, -accZ) * 57.29578f + offsetX;
  theta_Y  = -atan2(-accX, -accZ) * 57.29578f + offsetY;
}

//角速度取得
void get_gyro_data() {
  M5.IMU.getGyroData(&gyroX,&gyroY,&gyroZ);
  theta_Xdot = -gyroX;
  theta_Ydot = gyroY;
}


//CAN送信 L
void sendL(float xL, float hL) {
  twai_message_t msg = {};
  msg.identifier = 0x121;
  msg.extd = 0;  // 標準ID（11bit）
  msg.data_length_code = 8;

  // floatをバイト配列にコピー
  memcpy(&msg.data[0], &xL, 4);
  memcpy(&msg.data[4], &hL, 4);

  // 送信
  twai_transmit(&msg, 0);
}

//CAN送信 R
void sendR(float xR, float hR) {
  twai_message_t msg = {};
  msg.identifier = 0x122;
  msg.extd = 0;  // 標準ID（11bit）
  msg.data_length_code = 8;

  // floatをバイト配列にコピー
  memcpy(&msg.data[0], &xR, 4);
  memcpy(&msg.data[4], &hR, 4);

  // 送信
  twai_transmit(&msg, 0);
}

//CAN送信 Roll
void sendRoll(float angL, float angR) {
  twai_message_t msg = {};
  msg.identifier = 0x123;
  msg.extd = 0;  // 標準ID（11bit）
  msg.data_length_code = 8;

  // floatをバイト配列にコピー
  memcpy(&msg.data[0], &angL, 4);
  memcpy(&msg.data[4], &angR, 4);

  // 送信
  twai_transmit(&msg, 0);
}



//モード定義
enum class ModeT : uint8_t {Idle, Step, Ad, Back};


//モードを設定して実行
void setMotion(ModeT m) {
  switch (m) {
    case ModeT::Step: //足踏み
      if(Motion == 0){
        sendL(xZero, zZero);
        Motion = 1;
        time_mSt = millis();
        tim = 0; 
      }else if(Motion == 1){
        tim = millis() - time_mSt;
        if(tim <= delay1){
          sendR(xZero, zZero + dz1 / delay1 * tim); //0 -> dz1
        }else{
          time_mSt = millis();
          tim = 0; 
          Motion = 2;
        }
      }else if(Motion == 2 && tim <= delay2){
        tim = millis() - time_mSt;
        sendR(xZero, zZero + dz1 - (dz1 + dz2)  / delay2 * tim); //dz1 -> -dz2
      }else if(Motion == 2 && tim > delay2){
        Motion = 3;
        startTime = millis();
        while(true) { // 接地判定まで待機
          sendR(xZero, zZero);
          
          if(stateJudge == 1 || millis() - startTime > 1000){
            break;  
          }
        }
        Motion = 4;
        stateJudge = 0;
      }else if(Motion == 4){
        sendR(xZero, zZero);
        Motion = 5;
        time_mSt = millis();
        tim = 0; 
      }else if(Motion == 5){
        tim = millis() - time_mSt;
        if(tim <= delay1){
          sendL(xZero, zZero + dz1 / delay1 * tim); //0 -> dz1
        }else{    
          time_mSt = millis();
          tim = 0; 
          Motion = 6;
        }
      }else if(Motion == 6 && tim <= delay2){
        tim = millis() - time_mSt;
        sendL(xZero, zZero + dz1 - (dz1 + dz2) / delay2 * tim); //dz1 -> -dz2
      }else if(Motion == 6 && tim > delay2 ){
        Motion = 7;
        startTime = millis();
        while(true) { // 接地判定まで待機
          sendL(xZero, zZero);
          
          if(stateJudge == 1 || millis() - startTime > 1000){
            break;  
          }
        }
        Motion = 0;
        stateJudge = 0;
      }
      break;
    case ModeT::Ad: //前進
      if(Motion == 0){
        sendL(xZero + dx1, zZero);
        sendR(xZero - dx1, zZero);
        Motion = 1;
        time_mSt = millis();
        tim = 0; 
      }else if(Motion == 1){
        tim = millis() - time_mSt;
        if(tim <= delay1){
          sendR(xZero - dx1 - dx2 / delay1 * tim, zZero + dz1 / delay1 * tim); //0 -> dz1
        }else{
          time_mSt = millis();
          tim = 0; 
          Motion = 2;
        }
      }else if(Motion == 2 && tim <= delay2){
        tim = millis() - time_mSt;
        sendL(xZero + dx1 - 2.0 * dx1 / delay2 * tim, zZero);
        sendR(xZero - dx1 - dx2 + (2.0 * dx1 + dx2) / delay2 * tim, zZero + dz1 - (dz1 + dz2)  / delay2 * tim); //dz1 -> -dz2
      }else if(Motion == 2 && tim > delay2){
        Motion = 3;
        startTime = millis();
        while(true) { // 接地判定まで待機
          sendL(xZero - dx1, zZero);
          sendR(xZero + dx1, zZero);
          if(stateJudge == 1 || millis() - startTime > 1000){
            break;  
          }
        }
        Motion = 4;
        stateJudge = 0;
      }else if(Motion == 4){
        sendL(xZero - dx1, zZero);
        sendR(xZero + dx1, zZero);
        Motion = 5;
        time_mSt = millis();
        tim = 0; 
      }else if(Motion == 5){
        tim = millis() - time_mSt;
        if(tim <= delay1){
          sendL(xZero - dx1 - dx2 / delay1 * tim, zZero + dz1 / delay1 * tim); //0 -> dz1
        }else{    
          time_mSt = millis();
          tim = 0; 
          Motion = 6;
        }
      }else if(Motion == 6 && tim <= delay2){
        tim = millis() - time_mSt;
        sendL(xZero - dx1 - dx2 + (2.0 * dx1 + dx2) / delay2 * tim, zZero + dz1 - (dz1 + dz2) / delay2 * tim); //dz1 -> -dz2
        sendR(xZero + dx1 - 2.0 * dx1 / delay2 * tim, zZero);
      }else if(Motion == 6 && tim > delay2 ){
        Motion = 7;
        startTime = millis();
        while(true) { // 接地判定まで待機
          sendL(xZero + dx1, zZero);
          sendR(xZero - dx1, zZero);
          if(stateJudge == 1 || millis() - startTime > 1000){
            break;  
          }
        }
        Motion = 0;
        stateJudge = 0;
      }
      break;
    case ModeT::Back: //後進
      if(Motion == 0){
        sendL(xZero - dx1, zZero);
        sendR(xZero + dx1, zZero);
        Motion = 1;
        time_mSt = millis();
        tim = 0; 
      }else if(Motion == 1){
        tim = millis() - time_mSt;
        if(tim <= delay1){
          sendR(xZero + dx1 + dx2 / delay1 * tim, zZero + dz1 / delay1 * tim); //0 -> dz1
        }else{
          time_mSt = millis();
          tim = 0; 
          Motion = 2;
        }
      }else if(Motion == 2 && tim <= delay2){
        tim = millis() - time_mSt;
        sendL(xZero - dx1 + 2.0 * dx1 / delay2 * tim, zZero);
        sendR(xZero + dx1 + dx2 - (2.0 * dx1 + dx2) / delay2 * tim, zZero + dz1 - (dz1 + dz2)  / delay2 * tim); //dz1 -> -dz2
      }else if(Motion == 2 && tim > delay2){
        Motion = 3;
        startTime = millis();
        while(true) { // 接地判定まで待機
          sendL(xZero + dx1, zZero);
          sendR(xZero - dx1, zZero);
          if(stateJudge == 1 || millis() - startTime > 1000){
            break;  
          }
        }
        Motion = 4;
        stateJudge = 0;
      }else if(Motion == 4){
        sendL(xZero + dx1, zZero);
        sendR(xZero - dx1, zZero);
        Motion = 5;
        time_mSt = millis();
        tim = 0; 
      }else if(Motion == 5){
        tim = millis() - time_mSt;
        if(tim <= delay1){
          sendL(xZero + dx1 + dx2 / delay1 * tim, zZero + dz1 / delay1 * tim); //0 -> dz1
        }else{    
          time_mSt = millis();
          tim = 0; 
          Motion = 6;
        }
      }else if(Motion == 6 && tim <= delay2){
        tim = millis() - time_mSt;
        sendL(xZero + dx1 + dx2 - (2.0 * dx1 + dx2) / delay2 * tim, zZero + dz1 - (dz1 + dz2) / delay2 * tim); //dz1 -> -dz2
        sendR(xZero - dx1 + 2.0 * dx1 / delay2 * tim, zZero);
      }else if(Motion == 6 && tim > delay2 ){
        Motion = 7;
        startTime = millis();
        while(true) { // 接地判定まで待機
          sendL(xZero - dx1, zZero);
          sendR(xZero + dx1, zZero);
          if(stateJudge == 1 || millis() - startTime > 1000){
            break;  
          }
        }
        Motion = 0;
        stateJudge = 0;
      }
      break;
    default: // Idle 初期姿勢
      Motion = 0;
      for(int i = 0; i < 5; i++){
        sendL(xZero, zZero);
        sendR(xZero, zZero);
        delay(20);
      }
      break;
  }
}


//Core0
void display(void *pvParameters) {
  M5.IMU.Init();

  //フルスケールレンジ
  M5.IMU.SetAccelFsr(M5.IMU.AFS_2G);
  M5.IMU.SetGyroFsr(M5.IMU.GFS_250DPS);

  get_theta();
  kalmanX.setAngle(theta_X);
  kalmanY.setAngle(theta_Y);
  
  M5.dis.setBrightness(20);


  WiFi.softAP(ssid, pass);           // SSIDとパスの設定
  delay(100);                        // 追記：このdelayを入れないと失敗する場合がある
  WiFi.softAPConfig(ip, ip, subnet); // IPアドレス、ゲートウェイ、サブネットマスクの設定
  
  IPAddress myIP = WiFi.softAPIP();  // WiFi.softAPIP()でWiFi起動

  server.on("/", handleRoot); 

  server.on("/x0M", x0M);
  server.on("/x0P", x0P);
  server.on("/dx1M", dx1M);
  server.on("/dx1P", dx1P);
  server.on("/dx2M", dx2M);
  server.on("/dx2P", dx2P);
  
  server.on("/z0M", z0M);
  server.on("/z0P", z0P);
  server.on("/dz1M", dz1M);
  server.on("/dz1P", dz1P);
  server.on("/dz2M", dz2M);
  server.on("/dz2P", dz2P);

  server.on("/delay1M", d1M);
  server.on("/delay1P", d1P);
  server.on("/delay2M", d2M);
  server.on("/delay2P", d2P);

  server.on("/KpM", KpM);
  server.on("/KpP", KpP);
  server.on("/KdM", KdM);
  server.on("/KdP", KdP);

  server.on("/thM", thM);
  server.on("/thP", thP);
  server.on("/tfM", tfM);
  server.on("/tfP", tfP);
  
  server.on("/offsetXP", offsetXP);
  server.on("/offsetXM", offsetXM);
  server.on("/offsetYP", offsetYP);
  server.on("/offsetYM", offsetYM);

  server.begin();
  
  
  twai_general_config_t g_config = {
    .mode = TWAI_MODE_NORMAL,
    .tx_io = (gpio_num_t)19,
    .rx_io = (gpio_num_t)22,
    .clkout_io = TWAI_IO_UNUSED,
    .bus_off_io = TWAI_IO_UNUSED,
    .tx_queue_len = 5,
    .rx_queue_len = 5,
    .alerts_enabled = TWAI_ALERT_NONE,
    .clkout_divider = 0,
    .intr_flags = ESP_INTR_FLAG_LEVEL1
  };

  //twai_timing_config_t t_config = TWAI_TIMING_CONFIG_500KBITS();
  twai_timing_config_t t_config = TWAI_TIMING_CONFIG_1MBITS();
  twai_filter_config_t f_config = TWAI_FILTER_CONFIG_ACCEPT_ALL();

  if (twai_driver_install(&g_config, &t_config, &f_config) == ESP_OK) {
    Serial.println("TWAI Driver installed");
  } else {
    Serial.println("TWAI Driver install failed");
  }

  if (twai_start() == ESP_OK) {
    Serial.println("TWAI Started");
  } else {
    Serial.println("TWAI Start failed");
  }
  
  for (;;){
    server.handleClient();

    //LED表示
    M5.dis.clear();
      
    if(kalAngleX > 20.0){
      for(int i = 0; i < 5; i++){
        M5.dis.drawpix(i, 0xff0000);
      }
    }else if(kalAngleX <= 20.0 && kalAngleX > 12.0){
      for(int i = 0; i < 5; i++){
        M5.dis.drawpix(i, 0x0000ff);
      }
    }else if(kalAngleX <= 12.0 && kalAngleX > 4.0){
      for(int i = 0; i < 5; i++){
        M5.dis.drawpix(i + 5, 0x0000ff);
      }
    }else if(kalAngleX <= 4.0 && kalAngleX > 1.0){
      for(int i = 0; i < 5; i++){
        M5.dis.drawpix(i + 10, 0x0000ff);
      }
    }else if(abs(kalAngleX) <= 1.0){
      for(int i = 0; i < 5; i++){
        M5.dis.drawpix(i + 10, 0x00ff00);
      }
    }else if(kalAngleX >= -4.0 && kalAngleX < -1.0){
      for(int i = 0; i < 5; i++){
        M5.dis.drawpix(i + 10, 0x0000ff);
      }
    }else if(kalAngleX >= -12.0 && kalAngleX < -4.0){
      for(int i = 0; i < 5; i++){
        M5.dis.drawpix(i + 15, 0x0000ff);
      }
    }else if(kalAngleX >= -20.0 && kalAngleX < -12.0){
      for(int i = 0; i < 5; i++){
        M5.dis.drawpix(i + 20, 0x0000ff);
      }
    }else if(kalAngleX < -20.0){
      for(int i = 0; i < 5; i++){
        M5.dis.drawpix(i + 20, 0xff0000);
      }
    }
      
    if(kalAngleY > 20.0){
      for(int i = 0; i < 5; i++){
        M5.dis.drawpix(i * 5, 0xff0000);
      }
    }else if(kalAngleY <= 20.0 && kalAngleY > 12.0){
      for(int i = 0; i < 5; i++){
        M5.dis.drawpix(i * 5, 0x0000ff);
      }
    }else if(kalAngleY <= 12.0 && kalAngleY > 4.0){
      for(int i = 0; i < 5; i++){
        M5.dis.drawpix(i * 5 + 1, 0x0000ff);
      }
    }else if(kalAngleY <= 4.0 && kalAngleY > 1.0){
      for(int i = 0; i < 5; i++){
        M5.dis.drawpix(i * 5 + 2, 0x0000ff);
      }
    }else if(abs(kalAngleY) <= 1.0){
      for(int i = 0; i < 5; i++){
        M5.dis.drawpix(i * 5 + 2, 0x00ff00);
      }
    }else if(kalAngleY >= -4.0 && kalAngleY < -1.0){
      for(int i = 0; i < 5; i++){
        M5.dis.drawpix(i * 5 + 2, 0x0000ff);
      }
    }else if(kalAngleY >= -12.0 && kalAngleY < -4.0){
      for(int i = 0; i < 5; i++){
        M5.dis.drawpix(i * 5 + 3, 0x0000ff);
      }
    }else if(kalAngleY >= -20.0 && kalAngleY < -12.0){
      for(int i = 0; i < 5; i++){
        M5.dis.drawpix(i * 5 + 4, 0x0000ff);
      }
    }else if(kalAngleY < -20.0){
      for(int i = 0; i < 5; i++){
        M5.dis.drawpix(i * 5 + 4, 0xff0000);
      }
    }


    nowTime = micros();
    loopTime = nowTime - oldTime;
    oldTime = nowTime;
    
    dt = (float)loopTime / 1000000.0; //sec
  
    
    get_theta();
    get_gyro_data();
    
    //カルマンフィルタ 姿勢 傾き
    kalAngleX = kalmanX.getAngle(theta_X, theta_Xdot, dt);
    kalAngleY = kalmanY.getAngle(theta_Y, theta_Ydot, dt);
    
    //カルマンフィルタ 姿勢 角速度
    kalAngleDotX = kalmanX.getRate();
    kalAngleDotY = kalmanY.getRate();
    

    //ロール軸send
    rollVal = Kp * kalAngleY + Kd * kalAngleDotY; 
    sendRoll(rollVal - rollCtrlL, rollVal - rollCtrlR);


    //足トルク受信
    if (twai_receive(&rx_msg, 0) == ESP_OK) {
      if (rx_msg.identifier == 0x211 && rx_msg.data_length_code == 4) {
        memcpy(&torqueL, &rx_msg.data[0], 4);
      }else if (rx_msg.identifier == 0x212 && rx_msg.data_length_code == 4) {
        memcpy(&torqueR, &rx_msg.data[0], 4);
      }

      currentTorque = filter(torqueL - torqueR);
      diffTorque = currentTorque - preTorque;
      
      if(diffTorque > th && Motion == 7 && stateJudge == 0){
        stateJudge = 1;
      }else if(diffTorque < -th && Motion == 3 && stateJudge == 0){
        stateJudge = 1;
      }
      preTorque = currentTorque; 
    }
    
    disableCore0WDT();
  }
}

//ブラウザ表示
void handleRoot() {
  String temp ="<!DOCTYPE html> \n<html lang=\"ja\">";
  temp +="<head>";
  temp +="<meta charset=\"utf-8\">";
  temp +="<title>ATOM</title>";
  temp +="<meta name=\"viewport\" content=\"width=device-width, initial-scale=1\">";
  temp +="<style>";
  temp +=".container{";
  temp +="  max-width: 500px;";
  temp +="  margin: auto;";
  temp +="  text-align: center;";
  temp +="  font-size: 1.2rem;";
  temp +="}";
  temp +="span,.pm{";
  temp +="  display: inline-block;";
  temp +="  border: 1px solid #ccc;";
  temp +="  width: 50px;";
  temp +="  height: 30px;";
  temp +="  vertical-align: middle;";
  temp +="  margin-bottom: 20px;";
  temp +="}";
  temp +="span{";
  temp +="  width: 120px;";
  temp +="}";
  temp +="button{";
  temp +="  width: 100px;";
  temp +="  height: 40px;";
  temp +="  font-weight: bold;";
  temp +="  margin-bottom: 20px;";
  temp +="}";
  temp +="button.on{ background:lime; color:white; }";
  temp +=".column-3{ max-width:330px; margin:auto; text-align:center; display:flex; justify-content:space-between; flex-wrap:wrap; }";
  temp +="</style>";
  temp +="</head>";
  
  temp +="<body>";
  temp +="<div class=\"container\">";
  temp +="<h3>ATOM</h3>";


  //dx1
  temp +="dx1 <br>";
  temp +="<a class=\"pm\" href=\"/dx1M\">-</a>";
  temp +="<span>" + String(dx1) + "</span>";
  temp +="<a class=\"pm\" href=\"/dx1P\">+</a><br>";

  //dx2
  temp +="dx2 <br>";
  temp +="<a class=\"pm\" href=\"/dx2M\">-</a>";
  temp +="<span>" + String(dx2) + "</span>";
  temp +="<a class=\"pm\" href=\"/dx2P\">+</a><br>";


  //dz1
  temp +="dz1 <br>";
  temp +="<a class=\"pm\" href=\"/dz1M\">-</a>";
  temp +="<span>" + String(dz1) + "</span>";
  temp +="<a class=\"pm\" href=\"/dz1P\">+</a><br>";

  //dz2
  temp +="dz2 <br>";
  temp +="<a class=\"pm\" href=\"/dz2M\">-</a>";
  temp +="<span>" + String(dz2) + "</span>";
  temp +="<a class=\"pm\" href=\"/dz2P\">+</a><br>";


  //delay1
  temp +="delay1<br>";
  temp +="<a class=\"pm\" href=\"/delay1M\">-</a>";
  temp +="<span>" + String(delay1) + "</span>";
  temp +="<a class=\"pm\" href=\"/delay1P\">+</a><br>";
    
  //delay2
  temp +="delay2<br>";
  temp +="<a class=\"pm\" href=\"/delay2M\">-</a>";
  temp +="<span>" + String(delay2) + "</span>";
  temp +="<a class=\"pm\" href=\"/delay2P\">+</a><br>";


  //初期姿勢x
  temp +="x0 <br>";
  temp +="<a class=\"pm\" href=\"/x0M\">-</a>";
  temp +="<span>" + String(xZero) + "</span>";
  temp +="<a class=\"pm\" href=\"/x0P\">+</a><br>";

  //初期姿勢z
  temp +="z0 <br>";
  temp +="<a class=\"pm\" href=\"/z0M\">-</a>";
  temp +="<span>" + String(zZero) + "</span>";
  temp +="<a class=\"pm\" href=\"/z0P\">+</a><br>";
  

  //Kp
  temp +="Kp<br>";
  temp +="<a class=\"pm\" href=\"/KpM\">-</a>";
  temp +="<span>" + String(Kp) + "</span>";
  temp +="<a class=\"pm\" href=\"/KpP\">+</a><br>";

  //Kd
  temp +="Kd<br>";
  temp +="<a class=\"pm\" href=\"/KdM\">-</a>";
  temp +="<span>" + String(Kd) + "</span>";
  temp +="<a class=\"pm\" href=\"/KdP\">+</a><br>";


  //th
  temp +="th<br>";
  temp +="<a class=\"pm\" href=\"/thM\">-</a>";
  temp +="<span>" + String(th) + "</span>";
  temp +="<a class=\"pm\" href=\"/thP\">+</a><br>";

  //tf
  temp +="LPF Tf <br>";
  temp +="<a class=\"pm\" href=\"/tfM\">-</a>";
  temp +="<span>" + String(tf) + "</span>";
  temp +="<a class=\"pm\" href=\"/tfP\">+</a><br>";
  

  //offsetX
  temp += "offsetX<br>";
  temp += "<a class=\"pm\" href=\"/offsetXM\">-</a>";
  temp += "<span>" + String(offsetX) + "</span>";
  temp += "<a class=\"pm\" href=\"/offsetXP\">+</a><br>";

  //offsetY
  temp += "offsetY<br>";
  temp += "<a class=\"pm\" href=\"/offsetYM\">-</a>";
  temp += "<span>" + String(offsetY) + "</span>";
  temp += "<a class=\"pm\" href=\"/offsetYP\">+</a><br>";
  
  temp +="</div>";
  temp +="</body>";
  server.send(200, "text/HTML", temp);
}


void x0M() {
  if(xZero > -150.0){
    xZero -= 1.0;
    preferences.putFloat("xZero", xZero );
  }
  handleRoot();
}
void x0P() {
  if(xZero < 150.0){
    xZero += 1.0;
    preferences.putFloat("xZero", xZero );
  }
  handleRoot();
}


void dx1M() {
  if(dx1 > -100.0){
    dx1 -= 1.0;
    preferences.putFloat("dx1", dx1);
  }
  handleRoot();
}
void dx1P() {
  if(dx1 < 100.0){
    dx1 += 1.0;
    preferences.putFloat("dx1", dx1);
  }
  handleRoot();
}


void dx2M() {
  if(dx2 > -100.0){
    dx2 -= 1.0;
    preferences.putFloat("dx2", dx2);
  }
  handleRoot();
}
void dx2P() {
  if(dx2 < 100.0){
    dx2 += 1.0;
    preferences.putFloat("dx2", dx2);
  }
  handleRoot();
}


void z0M() {
  if(zZero > 0.0){
    zZero -= 1.0;
    preferences.putFloat("zZero", zZero );
  }
  handleRoot();
}
void z0P() {
  if(zZero < 150.0){
    zZero += 1.0;
    preferences.putFloat("zZero", zZero );
  }
  handleRoot();
}


void dz1M() {
  if(dz1 > 0.0){
    dz1 -= 0.5;
    preferences.putFloat("dz1", dz1 );
  }
  handleRoot();
}
void dz1P() {
  if(dz1 < 100.0){
    dz1 += 0.5;
    preferences.putFloat("dz1", dz1 );
  }
  handleRoot();
}


void dz2M() {
  if(dz2 > 0.0){
    dz2 -= 0.5;
    preferences.putFloat("dz2", dz2 );
  }
  handleRoot();
}
void dz2P() {
  if(dz2 < 100.0){
    dz2 += 0.5;
    preferences.putFloat("dz2", dz2 );
  }
  handleRoot();
}


void d1M() {
  if(delay1 > 0){
    delay1 -= 5;
    preferences.putInt("delay1", delay1);
  }
  handleRoot();
}
void d1P() {
  if(delay1 <= 1000){
    delay1 += 5;
    preferences.putInt("delay1", delay1);
  }
  handleRoot();
}


void d2M() {
  if(delay2 > 0){
    delay2 -= 5;
    preferences.putInt("delay2", delay2);
  }
  handleRoot();
}
void d2P() {
  if(delay2 <= 1000){
    delay2 += 5;
    preferences.putInt("delay2", delay2);
  }
  handleRoot();
}


void KpM() {
  if(Kp > -10.0){
    Kp -= 0.1;
    preferences.putFloat("Kp", Kp);
  }
  handleRoot();
}
void KpP() {
  if(Kp <= 10.0){
    Kp += 0.1;
    preferences.putFloat("Kp", Kp);
  }
  handleRoot();
}

void KdM() {
  if(Kd > -10.0){
    Kd -= 0.01;
    preferences.putFloat("Kd", Kd);
  }
  handleRoot();
}
void KdP() {
  if(Kd <= 10.0){
    Kd += 0.01;
    preferences.putFloat("Kd", Kd);
  }
  handleRoot();
}


void thM() {
  if (th >= 0) {
    th -= 5.0;
    preferences.putFloat("th", th);
  }
  handleRoot();
}

void thP() {
  if (th <= 100.0) {
    th += 5.0;
    preferences.putFloat("th", th);
  }
  handleRoot();
}


void tfM() {
  if (tf >= 0.05) {
    tf -= 0.05;
    preferences.putFloat("tf", tf);
    filter.Tf = tf;
  }
  handleRoot();
}

void tfP() {
  if (tf <= 1.0) {
    tf += 0.05;
    preferences.putFloat("tf", tf);
    filter.Tf = tf;
  }
  handleRoot();
}


void offsetXM() {
  if (offsetX >= -160) {
    offsetX -= 0.1;
    preferences.putFloat("offsetX", offsetX);
  }
  handleRoot();
}

void offsetXP() {
  if (offsetX <= 160) {
    offsetX += 0.1;
    preferences.putFloat("offsetX", offsetX);
  }
  handleRoot();
}


void offsetYM() {
  if (offsetY >= -160) {
    offsetY -= 0.1;
    preferences.putFloat("offsetY", offsetY);
  }
  handleRoot();
}

void offsetYP() {
  if (offsetY <= 160) {
    offsetY += 0.1;
    preferences.putFloat("offsetY", offsetY);
  }
  handleRoot();
}



void setup() {
  M5.begin(true, true, true); //SerialEnable, bool I2CEnable, DisplayEnable

  Serial.println("-----------------------------");
  uint8_t btmac[6];
  esp_read_mac(btmac, ESP_MAC_BT);
  Serial.printf("[Bluetooth] Mac Address = %02X:%02X:%02X:%02X:%02X:%02X\r\n", btmac[0], btmac[1], btmac[2], btmac[3], btmac[4], btmac[5]);


  PS4.begin();


  //パラメータ初期値取得
  preferences.begin("parameter", false);

  Kp = preferences.getFloat("Kp", Kp);
  Kd = preferences.getFloat("Kd", Kd);

  xZero = preferences.getFloat("xZero", xZero);
  dx1 = preferences.getFloat("dx1", dx1);
  dx2 = preferences.getFloat("dx2", dx2);
  
  zZero = preferences.getFloat("zZero", zZero);
  dz1 = preferences.getFloat("dz1", dz1);
  dz2 = preferences.getFloat("dz2", dz2);

  delay1 = preferences.getInt("delay1", delay1);
  delay2 = preferences.getInt("delay2", delay2);

  th = preferences.getFloat("th", th);
  tf = preferences.getFloat("tf", tf);
  filter.Tf = tf;

  offsetX = preferences.getFloat("offsetX", offsetX);
  offsetY = preferences.getFloat("offsetY", offsetY);
 

  //core0 タスク
  xTaskCreatePinnedToCore(
    display
    ,  "display"   // A name just for humans
    ,  4096  // This stack size can be checked & adjusted by reading the Stack Highwater
    ,  NULL
    ,  1  // Priority, with 3 (configMAX_PRIORITIES - 1) being the highest, and 0 being the lowest.
    ,  NULL 
    ,  0);
}

          
void loop(){
  if (PS4.isConnected()) { //PS4コントローラ
    int currentLStickX = PS4.LStickX(); 
    int currentLStickY = PS4.LStickY();
    int currentRStickX = PS4.RStickX(); 
    int currentRStickY = PS4.RStickY(); 
      
    if (currentLStickX != lastLStickX || currentLStickY != lastLStickY) {
      float Lx = PS4.LStickX() / 4.0;
      float Ly = PS4.LStickY() / 3.0;
      sendL(-Lx + xZero, Ly + zZero);
      sendR(Lx + xZero, Ly + zZero);

      lastLStickX = currentLStickX;
      lastLStickY = currentLStickY;
    }else if (currentRStickX != lastRStickX || currentRStickY != lastRStickY) {
      rollCtrlL = PS4.RStickX() / 10.0;
      rollCtrlR = rollCtrlL;

      lastRStickX = currentRStickX;
      lastRStickY = currentRStickY;
    }else if (PS4.Up()) {
      setMotion(ModeT::Ad);
      idleState = 0;
    }else if (PS4.Down()) {
      setMotion(ModeT::Back);
      idleState = 0;
    }else if (PS4.Cross()) {
      setMotion(ModeT::Step);
      idleState = 0;
    }else if(idleState == 0){
      setMotion(ModeT::Idle);
      idleState = 1;
    }
  }else {
    setMotion(ModeT::Idle);
  }
}

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enum class ModeT : uint8_t;

#include <M5Atom.h>

#include <Kalman.h>

#include <WiFi.h>

#include <WebServer.h>

#include <Preferences.h>

#include <PS4Controller.h>

#include "driver/twai.h"

#include <SimpleFOC.h>

twai_message_t rx_msg;

WebServer server(80);

const char ssid[] = "ATOM"; // SSID

const char pass[] = "password"; // password

const IPAddress ip(192, 168,22, 90); // IPアドレス

const IPAddress subnet(255, 255, 255, 0); // サブネットマスク

int Motion = 0;

int idleState = 0;

int delay1 = 50, delay2 = 140;

float xZero = 10.0, zZero = 99.0;

float dx1 = 10.0, dx2 = 5.0;

float dz1 = 3.0, dz2 = 16.0;

float tim;

unsigned long time_mSt;

LowPassFilter filter = LowPassFilter(0.3);

float tf = 0.3;

float th = 30.0;

int stateJudge = 0;

float torqueL = 0.0, torqueR = 0.0;

float preTorque = 0.0, currentTorque = 0.0, diffTorque = 0.0;

float offsetX = 0.0, offsetY = 0.0;

int lastLStickX = 0, lastLStickY = 0, lastRStickX = 0, lastRStickY = 0;

unsigned long oldTime = 0, loopTime, nowTime, startTime;

float dt;

float accX = 0, accY = 0, accZ = 0;

float gyroX = 0, gyroY = 0, gyroZ = 0;

float theta_X = 0.0, theta_Y = 0.0;

float theta_Xdot = 0.0, theta_Ydot = 0.0;

Kalman kalmanX, kalmanY;

float kalAngleX, kalAngleDotX, kalAngleY, kalAngleDotY;

float Kp = 0.3, Kd = 0.2;

float rollVal = 0.0, rollCtrlL = 0.0, rollCtrlR = 0.0;

Preferences preferences;

//加速度センサから傾きデータ取得 [deg]

void get_theta() {

M5.IMU.getAccelData(&accX,&accY,&accZ);

//傾斜角導出単位はdeg

theta_X = atan2(accY, -accZ) * 57.29578f + offsetX;

theta_Y = -atan2(-accX, -accZ) * 57.29578f + offsetY;

}

//角速度取得

void get_gyro_data() {

M5.IMU.getGyroData(&gyroX,&gyroY,&gyroZ);

theta_Xdot = -gyroX;

theta_Ydot = gyroY;

}

//CAN送信 L

void sendL(float xL, float hL) {

twai_message_t msg = {};

msg.identifier = 0x121;

msg.extd = 0; // 標準ID（11bit）

msg.data_length_code = 8;

// floatをバイト配列にコピー

memcpy(&msg.data[0], &xL, 4);

memcpy(&msg.data[4], &hL, 4);

// 送信

twai_transmit(&msg, 0);

}

//CAN送信 R

void sendR(float xR, float hR) {

twai_message_t msg = {};

msg.identifier = 0x122;

msg.extd = 0; // 標準ID（11bit）

msg.data_length_code = 8;

// floatをバイト配列にコピー

memcpy(&msg.data[0], &xR, 4);

memcpy(&msg.data[4], &hR, 4);

// 送信

twai_transmit(&msg, 0);

}

//CAN送信 Roll

void sendRoll(float angL, float angR) {

twai_message_t msg = {};

msg.identifier = 0x123;

msg.extd = 0; // 標準ID（11bit）

msg.data_length_code = 8;

// floatをバイト配列にコピー

memcpy(&msg.data[0], &angL, 4);

memcpy(&msg.data[4], &angR, 4);

// 送信

twai_transmit(&msg, 0);

}

//モード定義

enum class ModeT : uint8_t {Idle, Step, Ad, Back};

//モードを設定して実行

void setMotion(ModeT m) {

switch (m) {

case ModeT::Step: //足踏み

if(Motion == 0){

sendL(xZero, zZero);

Motion = 1;

time_mSt = millis();

tim = 0;

}else if(Motion == 1){

tim = millis() - time_mSt;

if(tim <= delay1){

sendR(xZero, zZero + dz1 / delay1 * tim); //0 -> dz1

}else{

time_mSt = millis();

tim = 0;

Motion = 2;

}

}else if(Motion == 2 && tim <= delay2){

tim = millis() - time_mSt;

sendR(xZero, zZero + dz1 - (dz1 + dz2) / delay2 * tim); //dz1 -> -dz2

}else if(Motion == 2 && tim > delay2){

Motion = 3;

startTime = millis();

while(true) { // 接地判定まで待機

sendR(xZero, zZero);

if(stateJudge == 1 || millis() - startTime > 1000){

break;

}

Motion = 4;

stateJudge = 0;

}else if(Motion == 4){

sendR(xZero, zZero);

Motion = 5;

time_mSt = millis();

tim = 0;

}else if(Motion == 5){

tim = millis() - time_mSt;

if(tim <= delay1){

sendL(xZero, zZero + dz1 / delay1 * tim); //0 -> dz1

}else{

time_mSt = millis();

tim = 0;

Motion = 6;

}

}else if(Motion == 6 && tim <= delay2){

tim = millis() - time_mSt;

sendL(xZero, zZero + dz1 - (dz1 + dz2) / delay2 * tim); //dz1 -> -dz2

}else if(Motion == 6 && tim > delay2 ){

Motion = 7;

startTime = millis();

while(true) { // 接地判定まで待機

sendL(xZero, zZero);

if(stateJudge == 1 || millis() - startTime > 1000){

break;

}

Motion = 0;

stateJudge = 0;

}

break;

case ModeT::Ad: //前進

if(Motion == 0){

sendL(xZero + dx1, zZero);

sendR(xZero - dx1, zZero);

Motion = 1;

time_mSt = millis();

tim = 0;

}else if(Motion == 1){

tim = millis() - time_mSt;

if(tim <= delay1){

sendR(xZero - dx1 - dx2 / delay1 * tim, zZero + dz1 / delay1 * tim); //0 -> dz1

}else{

time_mSt = millis();

tim = 0;

Motion = 2;

}

}else if(Motion == 2 && tim <= delay2){

tim = millis() - time_mSt;

sendL(xZero + dx1 - 2.0 * dx1 / delay2 * tim, zZero);

sendR(xZero - dx1 - dx2 + (2.0 * dx1 + dx2) / delay2 * tim, zZero + dz1 - (dz1 + dz2) / delay2 * tim); //dz1 -> -dz2

}else if(Motion == 2 && tim > delay2){

Motion = 3;

startTime = millis();

while(true) { // 接地判定まで待機

sendL(xZero - dx1, zZero);

sendR(xZero + dx1, zZero);

if(stateJudge == 1 || millis() - startTime > 1000){

break;

}

Motion = 4;

stateJudge = 0;

}else if(Motion == 4){

sendL(xZero - dx1, zZero);

sendR(xZero + dx1, zZero);

Motion = 5;

time_mSt = millis();

tim = 0;

}else if(Motion == 5){

tim = millis() - time_mSt;

if(tim <= delay1){

sendL(xZero - dx1 - dx2 / delay1 * tim, zZero + dz1 / delay1 * tim); //0 -> dz1

}else{

time_mSt = millis();

tim = 0;

Motion = 6;

}

}else if(Motion == 6 && tim <= delay2){

tim = millis() - time_mSt;

sendL(xZero - dx1 - dx2 + (2.0 * dx1 + dx2) / delay2 * tim, zZero + dz1 - (dz1 + dz2) / delay2 * tim); //dz1 -> -dz2

sendR(xZero + dx1 - 2.0 * dx1 / delay2 * tim, zZero);

}else if(Motion == 6 && tim > delay2 ){

Motion = 7;

startTime = millis();

while(true) { // 接地判定まで待機

sendL(xZero + dx1, zZero);

sendR(xZero - dx1, zZero);

if(stateJudge == 1 || millis() - startTime > 1000){

break;

}

Motion = 0;

stateJudge = 0;

}

break;

case ModeT::Back: //後進

if(Motion == 0){

sendL(xZero - dx1, zZero);

sendR(xZero + dx1, zZero);

Motion = 1;

time_mSt = millis();

tim = 0;

}else if(Motion == 1){

tim = millis() - time_mSt;

if(tim <= delay1){

sendR(xZero + dx1 + dx2 / delay1 * tim, zZero + dz1 / delay1 * tim); //0 -> dz1

}else{

time_mSt = millis();

tim = 0;

Motion = 2;

}

}else if(Motion == 2 && tim <= delay2){

tim = millis() - time_mSt;

sendL(xZero - dx1 + 2.0 * dx1 / delay2 * tim, zZero);

sendR(xZero + dx1 + dx2 - (2.0 * dx1 + dx2) / delay2 * tim, zZero + dz1 - (dz1 + dz2) / delay2 * tim); //dz1 -> -dz2

}else if(Motion == 2 && tim > delay2){

Motion = 3;

startTime = millis();

while(true) { // 接地判定まで待機

sendL(xZero + dx1, zZero);

sendR(xZero - dx1, zZero);

if(stateJudge == 1 || millis() - startTime > 1000){

break;

}

Motion = 4;

stateJudge = 0;

}else if(Motion == 4){

sendL(xZero + dx1, zZero);

sendR(xZero - dx1, zZero);

Motion = 5;

time_mSt = millis();

tim = 0;

}else if(Motion == 5){

tim = millis() - time_mSt;

if(tim <= delay1){

sendL(xZero + dx1 + dx2 / delay1 * tim, zZero + dz1 / delay1 * tim); //0 -> dz1

}else{

time_mSt = millis();

tim = 0;

Motion = 6;

}

}else if(Motion == 6 && tim <= delay2){

tim = millis() - time_mSt;

sendL(xZero + dx1 + dx2 - (2.0 * dx1 + dx2) / delay2 * tim, zZero + dz1 - (dz1 + dz2) / delay2 * tim); //dz1 -> -dz2

sendR(xZero - dx1 + 2.0 * dx1 / delay2 * tim, zZero);

}else if(Motion == 6 && tim > delay2 ){

Motion = 7;

startTime = millis();

while(true) { // 接地判定まで待機

sendL(xZero - dx1, zZero);

sendR(xZero + dx1, zZero);

if(stateJudge == 1 || millis() - startTime > 1000){

break;

}

Motion = 0;

stateJudge = 0;

}

break;

default: // Idle 初期姿勢

Motion = 0;

for(int i = 0; i < 5; i++){

sendL(xZero, zZero);

sendR(xZero, zZero);

delay(20);

}

break;

}

//Core0

void display(void *pvParameters) {

M5.IMU.Init();

//フルスケールレンジ

M5.IMU.SetAccelFsr(M5.IMU.AFS_2G);

M5.IMU.SetGyroFsr(M5.IMU.GFS_250DPS);

get_theta();

kalmanX.setAngle(theta_X);

kalmanY.setAngle(theta_Y);

M5.dis.setBrightness(20);

WiFi.softAP(ssid, pass); // SSIDとパスの設定

delay(100); // 追記：このdelayを入れないと失敗する場合がある

WiFi.softAPConfig(ip, ip, subnet); // IPアドレス、ゲートウェイ、サブネットマスクの設定

IPAddress myIP = WiFi.softAPIP(); // WiFi.softAPIP()でWiFi起動

server.on("/", handleRoot);

server.on("/x0M", x0M);

server.on("/x0P", x0P);

server.on("/dx1M", dx1M);

server.on("/dx1P", dx1P);

server.on("/dx2M", dx2M);

server.on("/dx2P", dx2P);

server.on("/z0M", z0M);

server.on("/z0P", z0P);

server.on("/dz1M", dz1M);

server.on("/dz1P", dz1P);

server.on("/dz2M", dz2M);

server.on("/dz2P", dz2P);

server.on("/delay1M", d1M);

server.on("/delay1P", d1P);

server.on("/delay2M", d2M);

server.on("/delay2P", d2P);

server.on("/KpM", KpM);

server.on("/KpP", KpP);

server.on("/KdM", KdM);

server.on("/KdP", KdP);

server.on("/thM", thM);

server.on("/thP", thP);

server.on("/tfM", tfM);

server.on("/tfP", tfP);

server.on("/offsetXP", offsetXP);

server.on("/offsetXM", offsetXM);

server.on("/offsetYP", offsetYP);

server.on("/offsetYM", offsetYM);

server.begin();

twai_general_config_t g_config = {

.mode = TWAI_MODE_NORMAL,

.tx_io = (gpio_num_t)19,

.rx_io = (gpio_num_t)22,

.clkout_io = TWAI_IO_UNUSED,

.bus_off_io = TWAI_IO_UNUSED,

.tx_queue_len = 5,

.rx_queue_len = 5,

.alerts_enabled = TWAI_ALERT_NONE,

.clkout_divider = 0,

.intr_flags = ESP_INTR_FLAG_LEVEL1

};

//twai_timing_config_t t_config = TWAI_TIMING_CONFIG_500KBITS();

twai_timing_config_t t_config = TWAI_TIMING_CONFIG_1MBITS();

twai_filter_config_t f_config = TWAI_FILTER_CONFIG_ACCEPT_ALL();

if (twai_driver_install(&g_config, &t_config, &f_config) == ESP_OK) {

Serial.println("TWAI Driver installed");

} else {

Serial.println("TWAI Driver install failed");

}

if (twai_start() == ESP_OK) {

Serial.println("TWAI Started");

} else {

Serial.println("TWAI Start failed");

}

for (;;){

server.handleClient();

//LED表示

M5.dis.clear();

if(kalAngleX > 20.0){

for(int i = 0; i < 5; i++){

M5.dis.drawpix(i, 0xff0000);

}

}else if(kalAngleX <= 20.0 && kalAngleX > 12.0){

for(int i = 0; i < 5; i++){

M5.dis.drawpix(i, 0x0000ff);

}

}else if(kalAngleX <= 12.0 && kalAngleX > 4.0){

for(int i = 0; i < 5; i++){

M5.dis.drawpix(i + 5, 0x0000ff);

}

}else if(kalAngleX <= 4.0 && kalAngleX > 1.0){

for(int i = 0; i < 5; i++){

M5.dis.drawpix(i + 10, 0x0000ff);

}

}else if(abs(kalAngleX) <= 1.0){

for(int i = 0; i < 5; i++){

M5.dis.drawpix(i + 10, 0x00ff00);

}

}else if(kalAngleX >= -4.0 && kalAngleX < -1.0){

for(int i = 0; i < 5; i++){

M5.dis.drawpix(i + 10, 0x0000ff);

}

}else if(kalAngleX >= -12.0 && kalAngleX < -4.0){

for(int i = 0; i < 5; i++){

M5.dis.drawpix(i + 15, 0x0000ff);

}

}else if(kalAngleX >= -20.0 && kalAngleX < -12.0){

for(int i = 0; i < 5; i++){

M5.dis.drawpix(i + 20, 0x0000ff);

}

}else if(kalAngleX < -20.0){

for(int i = 0; i < 5; i++){

M5.dis.drawpix(i + 20, 0xff0000);

}

if(kalAngleY > 20.0){

for(int i = 0; i < 5; i++){

M5.dis.drawpix(i * 5, 0xff0000);

}

}else if(kalAngleY <= 20.0 && kalAngleY > 12.0){

for(int i = 0; i < 5; i++){

M5.dis.drawpix(i * 5, 0x0000ff);

}

}else if(kalAngleY <= 12.0 && kalAngleY > 4.0){

for(int i = 0; i < 5; i++){

M5.dis.drawpix(i * 5 + 1, 0x0000ff);

}

}else if(kalAngleY <= 4.0 && kalAngleY > 1.0){

for(int i = 0; i < 5; i++){

M5.dis.drawpix(i * 5 + 2, 0x0000ff);

}

}else if(abs(kalAngleY) <= 1.0){

for(int i = 0; i < 5; i++){

M5.dis.drawpix(i * 5 + 2, 0x00ff00);

}

}else if(kalAngleY >= -4.0 && kalAngleY < -1.0){

for(int i = 0; i < 5; i++){

M5.dis.drawpix(i * 5 + 2, 0x0000ff);

}

}else if(kalAngleY >= -12.0 && kalAngleY < -4.0){

for(int i = 0; i < 5; i++){

M5.dis.drawpix(i * 5 + 3, 0x0000ff);

}

}else if(kalAngleY >= -20.0 && kalAngleY < -12.0){

for(int i = 0; i < 5; i++){

M5.dis.drawpix(i * 5 + 4, 0x0000ff);

}

}else if(kalAngleY < -20.0){

for(int i = 0; i < 5; i++){

M5.dis.drawpix(i * 5 + 4, 0xff0000);

}

nowTime = micros();

loopTime = nowTime - oldTime;

oldTime = nowTime;

dt = (float)loopTime / 1000000.0; //sec

get_theta();

get_gyro_data();

//カルマンフィルタ姿勢傾き

kalAngleX = kalmanX.getAngle(theta_X, theta_Xdot, dt);

kalAngleY = kalmanY.getAngle(theta_Y, theta_Ydot, dt);

//カルマンフィルタ姿勢角速度

kalAngleDotX = kalmanX.getRate();

kalAngleDotY = kalmanY.getRate();

//ロール軸send

rollVal = Kp * kalAngleY + Kd * kalAngleDotY;

sendRoll(rollVal - rollCtrlL, rollVal - rollCtrlR);

//足トルク受信

if (twai_receive(&rx_msg, 0) == ESP_OK) {

if (rx_msg.identifier == 0x211 && rx_msg.data_length_code == 4) {

memcpy(&torqueL, &rx_msg.data[0], 4);

}else if (rx_msg.identifier == 0x212 && rx_msg.data_length_code == 4) {

memcpy(&torqueR, &rx_msg.data[0], 4);

}

currentTorque = filter(torqueL - torqueR);

diffTorque = currentTorque - preTorque;

if(diffTorque > th && Motion == 7 && stateJudge == 0){

stateJudge = 1;

}else if(diffTorque < -th && Motion == 3 && stateJudge == 0){

stateJudge = 1;

}

preTorque = currentTorque;

}

disableCore0WDT();

}

//ブラウザ表示

void handleRoot() {

String temp ="<!DOCTYPE html> \n<html lang=\"ja\">";

temp +="<head>";

temp +="<meta charset=\"utf-8\">";

temp +="<title>ATOM</title>";

temp +="<meta name=\"viewport\" content=\"width=device-width, initial-scale=1\">";

temp +="<style>";

temp +=".container{";

temp +=" max-width: 500px;";

temp +=" margin: auto;";

temp +=" text-align: center;";

temp +=" font-size: 1.2rem;";

temp +="}";

temp +="span,.pm{";

temp +=" display: inline-block;";

temp +=" border: 1px solid #ccc;";

temp +=" width: 50px;";

temp +=" height: 30px;";

temp +=" vertical-align: middle;";

temp +=" margin-bottom: 20px;";

temp +="}";

temp +="span{";

temp +=" width: 120px;";

temp +="}";

temp +="button{";

temp +=" width: 100px;";

temp +=" height: 40px;";

temp +=" font-weight: bold;";

temp +=" margin-bottom: 20px;";

temp +="}";

temp +="button.on{ background:lime; color:white; }";

temp +=".column-3{ max-width:330px; margin:auto; text-align:center; display:flex; justify-content:space-between; flex-wrap:wrap; }";

temp +="</style>";

temp +="</head>";

temp +="<body>";

temp +="<div class=\"container\">";

temp +="<h3>ATOM</h3>";

//dx1

temp +="dx1 ";

temp +="<a class=\"pm\" href=\"/dx1M\">-</a>";

temp +="" + String(dx1) + "";

temp +="<a class=\"pm\" href=\"/dx1P\">+</a> ";

//dx2

temp +="dx2 ";

temp +="<a class=\"pm\" href=\"/dx2M\">-</a>";

temp +="" + String(dx2) + "";

temp +="<a class=\"pm\" href=\"/dx2P\">+</a> ";

//dz1

temp +="dz1 ";

temp +="<a class=\"pm\" href=\"/dz1M\">-</a>";

temp +="" + String(dz1) + "";

temp +="<a class=\"pm\" href=\"/dz1P\">+</a> ";

//dz2

temp +="dz2 ";

temp +="<a class=\"pm\" href=\"/dz2M\">-</a>";

temp +="" + String(dz2) + "";

temp +="<a class=\"pm\" href=\"/dz2P\">+</a> ";

//delay1

temp +="delay1 ";

temp +="<a class=\"pm\" href=\"/delay1M\">-</a>";

temp +="" + String(delay1) + "";

temp +="<a class=\"pm\" href=\"/delay1P\">+</a> ";

//delay2

temp +="delay2 ";

temp +="<a class=\"pm\" href=\"/delay2M\">-</a>";

temp +="" + String(delay2) + "";

temp +="<a class=\"pm\" href=\"/delay2P\">+</a> ";

//初期姿勢x

temp +="x0 ";

temp +="<a class=\"pm\" href=\"/x0M\">-</a>";

temp +="" + String(xZero) + "";

temp +="<a class=\"pm\" href=\"/x0P\">+</a> ";

//初期姿勢z

temp +="z0 ";

temp +="<a class=\"pm\" href=\"/z0M\">-</a>";

temp +="" + String(zZero) + "";

temp +="<a class=\"pm\" href=\"/z0P\">+</a> ";

//Kp

temp +="Kp ";

temp +="<a class=\"pm\" href=\"/KpM\">-</a>";

temp +="" + String(Kp) + "";

temp +="<a class=\"pm\" href=\"/KpP\">+</a> ";

//Kd

temp +="Kd ";

temp +="<a class=\"pm\" href=\"/KdM\">-</a>";

temp +="" + String(Kd) + "";

temp +="<a class=\"pm\" href=\"/KdP\">+</a> ";

//th

temp +="th ";

temp +="<a class=\"pm\" href=\"/thM\">-</a>";

temp +="" + String(th) + "";

temp +="<a class=\"pm\" href=\"/thP\">+</a> ";

//tf

temp +="LPF Tf ";

temp +="<a class=\"pm\" href=\"/tfM\">-</a>";

temp +="" + String(tf) + "";

temp +="<a class=\"pm\" href=\"/tfP\">+</a> ";

//offsetX

temp += "offsetX ";

temp += "<a class=\"pm\" href=\"/offsetXM\">-</a>";

temp += "" + String(offsetX) + "";

temp += "<a class=\"pm\" href=\"/offsetXP\">+</a> ";

//offsetY

temp += "offsetY ";

temp += "<a class=\"pm\" href=\"/offsetYM\">-</a>";

temp += "" + String(offsetY) + "";

temp += "<a class=\"pm\" href=\"/offsetYP\">+</a> ";

temp +="</div>";

temp +="</body>";

server.send(200, "text/HTML", temp);

}

void x0M() {

if(xZero > -150.0){

xZero -= 1.0;

preferences.putFloat("xZero", xZero );

}

handleRoot();

}

void x0P() {

if(xZero < 150.0){

xZero += 1.0;

preferences.putFloat("xZero", xZero );

}

handleRoot();

}

void dx1M() {

if(dx1 > -100.0){

dx1 -= 1.0;

preferences.putFloat("dx1", dx1);

}

handleRoot();

}

void dx1P() {

if(dx1 < 100.0){

dx1 += 1.0;

preferences.putFloat("dx1", dx1);

}

handleRoot();

}

void dx2M() {

if(dx2 > -100.0){

dx2 -= 1.0;

preferences.putFloat("dx2", dx2);

}

handleRoot();

}

void dx2P() {

if(dx2 < 100.0){

dx2 += 1.0;

preferences.putFloat("dx2", dx2);

}

handleRoot();

}

void z0M() {

if(zZero > 0.0){

zZero -= 1.0;

preferences.putFloat("zZero", zZero );

}

handleRoot();

}

void z0P() {

if(zZero < 150.0){

zZero += 1.0;

preferences.putFloat("zZero", zZero );

}

handleRoot();

}

void dz1M() {

if(dz1 > 0.0){

dz1 -= 0.5;

preferences.putFloat("dz1", dz1 );

}

handleRoot();

}

void dz1P() {

if(dz1 < 100.0){

dz1 += 0.5;

preferences.putFloat("dz1", dz1 );

}

handleRoot();

}

void dz2M() {

if(dz2 > 0.0){

dz2 -= 0.5;

preferences.putFloat("dz2", dz2 );

}

handleRoot();

}

void dz2P() {

if(dz2 < 100.0){

dz2 += 0.5;

preferences.putFloat("dz2", dz2 );

}

handleRoot();

}

void d1M() {

if(delay1 > 0){

delay1 -= 5;

preferences.putInt("delay1", delay1);

}

handleRoot();

}

void d1P() {

if(delay1 <= 1000){

delay1 += 5;

preferences.putInt("delay1", delay1);

}

handleRoot();

}

void d2M() {

if(delay2 > 0){

delay2 -= 5;

preferences.putInt("delay2", delay2);

}

handleRoot();

}

void d2P() {

if(delay2 <= 1000){

delay2 += 5;

preferences.putInt("delay2", delay2);

}

handleRoot();

}

void KpM() {

if(Kp > -10.0){

Kp -= 0.1;

preferences.putFloat("Kp", Kp);

}

handleRoot();

}

void KpP() {

if(Kp <= 10.0){

Kp += 0.1;

preferences.putFloat("Kp", Kp);

}

handleRoot();

}

void KdM() {

if(Kd > -10.0){

Kd -= 0.01;

preferences.putFloat("Kd", Kd);

}

handleRoot();

}

void KdP() {

if(Kd <= 10.0){

Kd += 0.01;

preferences.putFloat("Kd", Kd);

}

handleRoot();

}

void thM() {

if (th >= 0) {

th -= 5.0;

preferences.putFloat("th", th);

}

handleRoot();

}

void thP() {

if (th <= 100.0) {

th += 5.0;

preferences.putFloat("th", th);

}

handleRoot();

}

void tfM() {

if (tf >= 0.05) {

tf -= 0.05;

preferences.putFloat("tf", tf);

filter.Tf = tf;

}

handleRoot();

}

void tfP() {

if (tf <= 1.0) {

tf += 0.05;

preferences.putFloat("tf", tf);

filter.Tf = tf;

}

handleRoot();

}

void offsetXM() {

if (offsetX >= -160) {

offsetX -= 0.1;

preferences.putFloat("offsetX", offsetX);

}

handleRoot();

}

void offsetXP() {

if (offsetX <= 160) {

offsetX += 0.1;

preferences.putFloat("offsetX", offsetX);

}

handleRoot();

}

void offsetYM() {

if (offsetY >= -160) {

offsetY -= 0.1;

preferences.putFloat("offsetY", offsetY);

}

handleRoot();

}

void offsetYP() {

if (offsetY <= 160) {

offsetY += 0.1;

preferences.putFloat("offsetY", offsetY);

}

handleRoot();

}

void setup() {

M5.begin(true, true, true); //SerialEnable, bool I2CEnable, DisplayEnable

Serial.println("-----------------------------");

uint8_t btmac[6];

esp_read_mac(btmac, ESP_MAC_BT);

Serial.printf("[Bluetooth] Mac Address = %02X:%02X:%02X:%02X:%02X:%02X\r\n", btmac[0], btmac[1], btmac[2], btmac[3], btmac[4], btmac[5]);

PS4.begin();

//パラメータ初期値取得

preferences.begin("parameter", false);

Kp = preferences.getFloat("Kp", Kp);

Kd = preferences.getFloat("Kd", Kd);

xZero = preferences.getFloat("xZero", xZero);

dx1 = preferences.getFloat("dx1", dx1);

dx2 = preferences.getFloat("dx2", dx2);

zZero = preferences.getFloat("zZero", zZero);

dz1 = preferences.getFloat("dz1", dz1);

dz2 = preferences.getFloat("dz2", dz2);

delay1 = preferences.getInt("delay1", delay1);

delay2 = preferences.getInt("delay2", delay2);

th = preferences.getFloat("th", th);

tf = preferences.getFloat("tf", tf);

filter.Tf = tf;

offsetX = preferences.getFloat("offsetX", offsetX);

offsetY = preferences.getFloat("offsetY", offsetY);

//core0 タスク

xTaskCreatePinnedToCore(

display

, "display" // A name just for humans

, 4096 // This stack size can be checked & adjusted by reading the Stack Highwater

, NULL

, 1 // Priority, with 3 (configMAX_PRIORITIES - 1) being the highest, and 0 being the lowest.

, NULL

, 0);

}

void loop(){

if (PS4.isConnected()) { //PS4コントローラ

int currentLStickX = PS4.LStickX();

int currentLStickY = PS4.LStickY();

int currentRStickX = PS4.RStickX();

int currentRStickY = PS4.RStickY();

if (currentLStickX != lastLStickX || currentLStickY != lastLStickY) {

float Lx = PS4.LStickX() / 4.0;

float Ly = PS4.LStickY() / 3.0;

sendL(-Lx + xZero, Ly + zZero);

sendR(Lx + xZero, Ly + zZero);

lastLStickX = currentLStickX;

lastLStickY = currentLStickY;

}else if (currentRStickX != lastRStickX || currentRStickY != lastRStickY) {

rollCtrlL = PS4.RStickX() / 10.0;

rollCtrlR = rollCtrlL;

lastRStickX = currentRStickX;

lastRStickY = currentRStickY;

}else if (PS4.Up()) {

setMotion(ModeT::Ad);

idleState = 0;

}else if (PS4.Down()) {

setMotion(ModeT::Back);

idleState = 0;

}else if (PS4.Cross()) {

setMotion(ModeT::Step);

idleState = 0;

}else if(idleState == 0){

setMotion(ModeT::Idle);

idleState = 1;

}

}else {

setMotion(ModeT::Idle);

}

動作モードを enum class ModeT (L. 1, 131) で定義して、setMotion() 関数内 (L. 134～337)で動作を切り替えています。
モードは以下の4種でPS4コントローラで切り替えます (L. 996～1011)。

Idle：初期姿勢 (x0 = 10mm, z0 = 99mm)　
Step：足踏み　×ボタン
Ad：前進　十字キー上ボタン
Back：後進　十字キー下ボタン

足踏み、前後進の動作詳細は次節以降で説明します。

　
足運動時のウェイトシフトや足底地面接地をモータトルク値(電流値)の検知で実施します (L. 536～553) 。詳細は次節。
　CAN ID 0x211：左足下腿モータのトルク受信
　CAN ID 0x212：右足下腿モータのトルク受信

トルク(モータ負荷電流)の生データにはノイズが乗っているためSimpleFOCのLPFライブラリを使用してフィルタリングしています (L.10, 36～41, 544)。
　tf：時定数（応答の遅さ）
　 tfを大きくすると → 出力はなめらかになるが応答が遅れる
　 tfを小さくすると → 応答は速いがノイズが残る

書き込み

ATOM Matrixに書き込む際にはモータに給電しないようにATOMの電源ラインは外してください。

ボードは”M5Stack-ATOM”を選択
PS4Controllerライブラリのサイズが大きいのでPartition Schemeは”No OTA (Large APP)”を選択

ブラウザアプリ

ATOM MatrixのAPモードでWiFi接続してブラウザから各種パラメータを指定します。

スマホもしくはPCのWiFi接続設定でSSID ”ATOM”に接続
　パスワード：password
ブラウザで”192.168.22.90”にアクセス

dx1：歩行時の歩幅指定 [mm]
dx2：歩行時の足蹴り上げ前後方向の幅 [mm]
dz1：歩行時の足蹴り上げ高さ [mm]
dz2：足上げ高さ [mm]
delay1：足蹴り上げ時間 [msec]
delay2：足上げ時間 [msec]
th：トルク接地判定しきい値
tf：トルクLPF 時定数

動作

起動後、PS4コントローラと同期して動作を楽しめます。

予算3万円でつくる BLDC 2足歩行ロボット pic.twitter.com/W8Q25QgzR8

— HomeMadeGarbage (@H0meMadeGarbage) September 13, 2025

足踏み

8つのMotionステートで足踏み動作を実現しています。

Motion番号	動作内容	補間 or 待機	条件・遷移先
0	左足を初期姿勢 (x0, z0) に戻す	即時	Motion = 1
1	右足を蹴り下げる (0 → dz1)	delay1 [ms]でリニア補間	終了後 Motion = 2
2	右足を上げる (dz1 → -dz2)	delay2 [ms]でリニア補間	終了後 Motion = 3
3	右足接地待ち	(x0, z0) に保持	接地検出(stateJudge==1) または 1秒経過 → Motion = 4
4	右足を初期姿勢 (x0, z0) に戻す	即時	Motion = 5
5	左足を蹴り下げる (0 → dz1)	delay1 [ms]でリニア補間	終了後 Motion = 6
6	左足を上げる (dz1 → -dz2)	delay2 [ms]でリニア補間	終了後 Motion = 7
7	左足接地待ち	(x0, z0) に保持	接地検出(stateJudge==1) または 1秒経過 → Motion = 0

足上げは事前に地面を蹴ってから実施することで、足上げ高さを稼いています。
要するに蹴りでウェイトシフトを容易にしています。

左右動作の切り替えは足モータのトルクによる足底地面接地検知で実施しています。
左右の下腿モータトルクをCAN通信で受信しています。

左右のトルクの差で接地を検出

予算3万円でつくる BLDC 2足歩行ロボット
モータトルクの差で接地を検知 pic.twitter.com/ltoNLrhoLB

— HomeMadeGarbage (@H0meMadeGarbage) September 14, 2025

ここでは左右のトルク差の変化分をしきい値として接地判定しています。
変化分で判定することで地面の凸凹の影響を低減しています。

動作

PS4コントローラの×ボタンで足踏みします。

モータトルク検知による見事な接地検出で
こんなにも元気でスムーズな足踏みが実現 pic.twitter.com/th1W8jHXWg

— HomeMadeGarbage (@H0meMadeGarbage) September 14, 2025

転ばないように蹴り上げ量 (dz1)や蹴り上げ時間 (delay1) と
足上げ量 (dz2)や足上げ時間 (delay2) をうまく調整してください。

前後進

足踏み動作に前後方向動作を組み合わせて前後進を実現します。

前進時のステートは以下の通り

Motion	x方向の動作	z方向の動作	補間 or 待機	遷移条件
0	左足：x0 + dx1 右足：x0 – dx1	両足とも z0	即時	Motion = 1
1	右足：-dx1 → -dx1 – dx2	右足：0 → +dz1	delay1で補間	終了後 Motion=2
2	左足：+dx1 → -dx1 右足：-dx1 – dx2 → +dx1	左足： z0 固定右足：+dz1 → -dz2	delay2で補間	終了後 Motion=3
3	左足：x0 – dx1 右足：x0 + dx1	両脚とも z0	固定	接地検出(stateJudge==1) または 1秒経過 → Motion = 4
4	左足：x0 – dx1 右足：x0 + dx1	両脚とも z0	即時	Motion=5
5	左足：-dx1 → -dx1 – dx2	左足：0 → +dz1	delay1で補間	終了後 Motion=6
6	左足：-dx1 – dx2 → +dx1 右足：+dx1 → -dx1	左足：+dz1 → -dz2 右足：z0 固定	delay2で補間	終了後 Motion=7
7	左足：x0 + dx1 右足：x0 – dx1	両脚とも zZero	固定	接地検出(stateJudge==1) または 1秒経過 → Motion = 0

地面を蹴る際にdx2で進行方向と逆に斜めにすることで推進力を与えています。
dx1が前後の移動量で1歩の歩幅は2 × dx1 となります。

後進はx方向を反転して実現。

動作

PS4コントローラ十字キーの上下ボタンで前後進します。

予算3万円でつくる BLDC 2足歩行ロボット
前後進 pic.twitter.com/2nmLaxqmgp

— HomeMadeGarbage (@H0meMadeGarbage) September 14, 2025

演習問題

1-パラメータ調整

ATOM Matrixのブラウザアプリやコードを修正するなどして歩行パラメータ値を変更して動作にどう影響するのか体験してみよう。

2-動作検討

次回は旋回動作や横移動、ジャンプを紹介します。
予習として事前に動作を考えてみましょう。

おわりに

本号では2足歩行ロボット HM-01 の足踏み・歩行動作を楽しみました。
上手にウェイトシフトしてちょこまか歩いて可愛いです。

次回はさらに歩行をアレンジして旋回や横移動を楽しみたいと思います。
加えてBLDCの即効性を活用してジャンプ動作にも挑戦します。

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前後進

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1-パラメータ調整

2-動作検討

おわりに

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