该文件是 机器人学 配套的练习所使用的PUMA机器人编程系统的说明

• 只能使用C++98标准
• 没有动态内存分配。 不能使用malloc / free，new / delete。 静态分配所需的空间。 不遵守该规则可能会导致无法及时完成伺服环路(serve loop)。
• 库里有用于矩阵和向量的类（PrMatrix，PrVector等）。 可以在包含目录中引用头文件。PrVector可以像数组（gv.tau [0]）一样被索引，而PrMatrix可以像二维数组(gv.Lambda [0] [5])或函数gv.Lambda(0,5)。
• 可以使用线性代数的常规规则对它们进行加，减和乘积运算，因此将矩阵乘以向量可以完全满足您的期望。 （如果两个向量相乘，结果是一个通过逐元素乘法产生的向量。这对于乘以kp或kv向量很有用。 如果需要标量，使用dot()方法。）
• printf()太慢，无法从伺服循环运行，因此它是UiAgent.h中提供的Ui :: Display()方法的别名。 输出委托给低优先级任务。 但是，如果程序意外崩溃，则所有排队的printf()语句都将丢失。 如果需要出于调试目的而强制使用立即printf()，请改用fprintf(stdout，...)。 但是请谨慎使用fprintf()：在QNX机器上，由于伺服循环无法及时完成，因此fprintf()语句很可能会导致崩溃。
• 在当季度末处理项目时，可能需要调试崩溃的一种方法是分析核心转储。 运行“ gdb programmname core dump”，然后使用“ bt”命令查看堆栈跟踪。 在QNX计算机上，核心转储位于/var/dumps/servo.core中。 切记要清理计算机上的核心转储，否则磁盘空间将用完！

全局变量

与用户访问相关的所有变量和参数均在GlobalVariables.h中声明；用于分配和最终项目的所有生成的代码将位于control.cpp中。 你还可以在control.cpp中声明全局变量和函数。GlobalVariables.h在/opt/pumasim/include目录下。

注意：GUI以度为单位测量角度，在代码中使用弧度。 当数据从GUI发送到服务器时，将转换角度。 gv. 表示GlobalVariables实例的变量。

状态变量State variables

• gv.dof : Degrees of freedom自由度
• gv.curTime : Current simulator time当前模拟的时间
• gv.tau : Vector of joint torques [in newton-meters]向量，关节扭矩 
• gv.q : Vector of current joint space positions [rad]向量，关节角 
• gv.dq : Vector of current joint space velocities [rad / sec]向量，关节空间速度
• gv.kp : Vector of position gains (kp)向量， 
• gv.kv : Vector of velocity gains (kv)向量， 
• gv.qd : Vector of desired joint positions [rad]向量，目标关节角 
• gv.dqd : Vector of desired joint velocities [rad / sec]向量，目标关节速度
• gv.ddqd : Vector of desired joint accelerations [rad / sec2]向量，目标关节加速度
• gv.x : Vector of current operational space positions
• gv.dx : Vector of current operational space velocities
• gv.xd : Vector of desired operational space positions
• gv.dxd : Vector of desired operational space velocities
• gv.ddxd : Vector of desired operational space accelerations
• gv.elbow：Desired elbow configuration for track control mode用于轨迹控制模式的所需弯头配置
• gv.T：Linear transformation for end-effector position/orientation末端执行器位置/方向的线性变换
• gv.Td：Linear transformation for desired end-effector position/orientation所需末端执行器位置/方向的线性变换

运动学和动力学变量Kinematics & Dynamics Variables

• gv.J : Jacobian
• gv.Jtranspose : Jacobian transpose雅可比转置
• gv.A : Mass matrix. Also called M in some robotics classes.质量矩阵。 在某些类中也称为M。
• gv.B : Centrifugal/coriolis vector离心/科氏载体
• gv.G : Gravity vector重力向量
• gv.Lambda : Mass matrix in operational space操作空间中的质量矩阵
• gv.mu : Centrifugal/coriolis vector in operational space工作空间中的离心/科里奥利矢量
• gv.p : Gravity vector in operational space操作空间中的重力向量
• gv.singularities : Bitmap of singularities
• gv.E : Matrix converting linear/angular velocity to configuration parameters将线速度/角速度转换为配置参数的矩阵
• gv.Einverse : Inverse of g E matrix g E矩阵的逆

Limit Variables

• gv.qmin : Minimum joint positions allowance [rad]
• gv.qmax : Maximum joint positions allowance [rad]
• gv.dqmax : Maximum joint velocities allowance [rad / sec]
• gv.ddqmax : Maximum joint accelerations allowance [rad / sec2]
• gv.taumax : Maximum joint torques allowance [newton-meter]
• gv.xmin : Vector of minimum operational-space coordinates
• gv.xmax : Vector of maximum operational-space coordinates
• gv.dxmax : Maximum operational space velocity allowance (scalar)
• gv.ddxmax : Maximum operational space acceleration allowance (scalar)
• gv.wmax : Maximum angular velocity in operational space (scalar)

Potential-field Variables

• gv.jlimit : (simulator only) Joint Limits potential field flag
• gv.q0 : Vector of minimum distances to apply joint limit potential fields
• gv.kj : Vector of gains for the joint limit potential field
• gv.rho0 : Minimum distance to apply potential field controller
• gv.eta : Gain for potential field controller
• gv.sbound : Boundary of singularity [rad]
• gv.line : Structure holding a line for the Line Trajector controller
• gv.numObstacles : Number of obstacles, for the potential field controller
• gv.obstacles : Array of obstacles, for the potential field controller

Functions to be modified in control.cpp

每次调用不同的控制模式时，将运行以下功能：

• void InitControl() : Runs before the first servo loop
• void initFloatControl() : Float Control Mode
• void initOpenControl() : Open-Loop Control Mode
• void initNjholdControl() : Joint Space Non-Dynamic Hold Mode
• void initJholdControl() : Joint Space Dynamic Hold Mode
• void initNholdControl() : Operational Space Non-Dynamic Hold Mode
• void initHoldControl() : Operational Space Dynamic Hold Mode
• void initNjmoveControl() : Joint Space Non-Dynamic Move Mode void initJmoveControl() : Joint Space Dynamic Move Mode
• void initNjgotoControl() : Joint Space Non-Dynamic Velocity Saturation Mode关节空间非动态速度饱和模式
• void initJgotoControl() : Joint Space Dynamic Velocity Saturation Mode
• void initNjtrackControl() : Joint Space Non-Dynamic Cubic Spline Track Mode
• void initJtrackControl() : Joint Space Dynamic Cubic Spline Track Mode
• void initNxtrackControl() : Cartesian Space Non-Dynamic Cubic Spline Track Mode
• void initXtrackControl() : Cartesian Space Dynamic Cubic Spline Track Mode
• void initNgotoControl() : Operational Space Non-Dynamic Velocity Saturation Mode
• void initGotoControl() : Operational Space Dynamic Velocity Saturation Mode
• void initNtrackControl() : Operational Space Non-Dynamic Cubic Spline Track Mode
• void initTrackControl() : Operational Space Dynamic Cubic Spline Track Mode
• void initPfmoveControl() : Potential Field Move Mode
• void initLineControl() : Potential Field Line Track Mode
• void initProj1Control() : User-defined Final Project Control Mode 1
• void initProj2Control() : User-defined Final Project Control Mode 2
• void initPsroj3Control() : User-defined Final Project Control Mode 3

只要相关的控制模式处于活动状态，以下控制功能将连续执行（以时钟速率计算和发送扭矩值）：

• void PreprocessControl() : Runs before the control function
• void PostprocessControl() : Runs after the control function
• void noControl() : No Control, all Torque set to 0.0 void floatControl() : Arm Floats (gravity compensation)
• void openControl() : Open-Loop (no feedback) control (caution !)
• void njholdControl() : Arm holds current joint position (Non-Dynamic)手臂保持当前关节位置（非动态）
• void jholdControl() : Arm holds current joint position (Dynamic)
• void nholdControl() : Arm holds current end-effector position (Non-Dynamic)手臂保持当前的末端执行器位置（非动态）
• void holdControl() : Arm holds current end-effector position (Dynamic)
• void njmoveControl() : Joint Space, Non-Dynamic Feedback Control关节空间，非动态反馈控制
• void jmoveControl() : Joint Space, Dynamic Feedback Control
• void njgotoControl() : Arm joints move to desired angles with vel.sat.(Non-Dynamic)手臂关节通过vel.sat移动到所需角度（非动态）
• void jgotoControl() : Arm joints move to desired angles with vel.sat.(Dynamic)
• void njtrackControl() : Arm joints move following cubic spline traject.(Non- Dynamic)
• void jtrackControl() : Arm joints move following cubic spline traject.(Dynamic)
• void nxtrackControl() : End-effector moves to cartesian coordinates (Non-Dynamic)手臂关节按照三次样条曲线轨迹移动。（非动态）
• void xtrackControl() : End-effector moves to cartesian coordinates (Dynamic)
• void ngotoControl() : End-effector follows trajectory with vel.sat. (Non-Dynamic)
• void gotoControl() : End-effector follows trajectory with vel.sat. (Dynamic)
• void ntrackControl() : End-effector follows a cubic spline trajectory (Non-Dynamic)
• void trackControl() : End-effector follows a cubic spline trajectory (Dynamic)
• void pfmoveControl() : Potential Field Method, manipulator avoids obstacles
• void lineControl() : Line Tracking Method (with potential field)
• void proj1Control() : User-defined Final Project Control Mode 1
• void proj2Control() : User-defined Final Project Control Mode 2
• void proj3Control() : User-defined Final Project Control Mode 3

The following function is useful for debugging. It will execute whenever you type pdebug at the “CS225A:>” prompt以下功能对于调试很有用。 每当您在“ CS225A：>”提示符下键入pdebug时，它将执行：

• void PrintDebug() : Print debugging information in response to the pdebug command打印调试信息以响应pdebug命令