Pixelrecover机器人倒地，原因何在？

这是一个非常经典且重要的问题，涉及到机器人运动学、传感器数据融合和状态机，下面我将为你详细拆解这个问题，从原因分析到解决方案,并提供核心代码示例。

为什么机器人会倒地？

在深入解决方案之前，我们首先要明白机器人为什么会倒地，这有助于我们更好地设计恢复策略,常见原因包括：

1. 运动过载/急转弯：速度过快、转向角度过大,导致机器人动态失衡。
2. 越障失败：在通过台阶、斜坡或不平整地面时,底盘卡住或轮子悬空。
3. 外部碰撞：被其他机器人或障碍物撞击。
4. 地面湿滑/不平：轮子打滑或陷入坑洼。
5. 程序逻辑错误：底盘运动与云台、发射机构的配合出现bug，导致机器人“自残”式摔倒。

如何判断机器人已经倒地？

这是整个恢复逻辑的第一步，也是最重要的一步，如果机器人不知道自己倒了，就谈不上“恢复”，我们通常使用 IMU（惯性测量单元） 传感器来判断姿态。

核心传感器：

• 陀螺仪：测量角速度,可以知道机器人是否在翻转。
• 加速度计：测量加速度，可以知道机器人的“上”方向是哪里。

判断逻辑： 我们可以通过计算机器人底盘与重力方向的夹角来判断，如果这个夹角超过了某个阈值（比如45度）,就可以认为机器人已经倒地。

在 robomaster 库中,我们可以这样获取底盘姿态数据：

from robomaster import robot
# ... 初始化机器人 ...
# chassis = robot.chassis
# 获取底盘姿态数据，返回的是欧拉角 (roll, pitch, yaw)
# roll: 绕x轴旋转（左右倾斜）
# pitch: 绕y轴旋转（前后倾斜）
# yaw: 绕z轴旋转（偏航）
roll, pitch, _ = chassis.pose().roll_pitch_yaw
# 设定一个角度阈值，45度
threshold_angle = 45
# 判断是否倒地
# abs(roll) > threshold_angle 表示左右倾斜过大
# abs(pitch) > threshold_angle 表示前后倾斜过大
if abs(roll) > threshold_angle or abs(pitch) > threshold_angle:
    print("机器人已倒地！准备恢复...")
    # 进入恢复状态
    recover_robot(chassis)

更鲁棒的方法： 为了避免机器人在不平地面上误判,可以增加一些条件：

• 持续时间判断：姿态异常需要持续超过1-2秒才判定为倒地,而不是瞬间抖动。
• 速度判断：如果机器人正在高速运动，姿态变化是正常的,不应轻易判定为倒地。

机器人倒地后的恢复策略

一旦判定机器人倒地，就需要执行一系列动作让它站起来，核心思路是：利用底盘的运动，找到一个支撑点，将机器人“推”回稳定姿态。

原地“扭动”恢复（适用于轻度侧翻）

这是最简单、最常用的策略，机器人尝试向不同方向小幅度移动,直到找到一个能产生力矩将自己扶正的方向。

算法步骤：

1. 停止所有运动：首先让机器人完全停止,避免因惯性加重摔倒。
2. 尝试向左平移：向左移动一小段距离（5cm）,观察姿态是否改善。
3. 尝试向右平移：如果向左无效，则向右移动一小段距离,观察姿态。
4. 尝试前进/后退：如果左右平移无效,尝试前进或后退一小段距离。
5. 重复尝试：循环以上步骤，直到机器人姿态恢复正常（即pitch和roll角度小于阈值）。
6. 退出恢复：姿态恢复后，退出恢复逻辑,机器人恢复正常任务。

代码示例：

def recover_robot(chassis):
    print("开始原地恢复...")
    recovery_speed = 0.3  # 恢复移动的速度，建议慢速
    recovery_distance = 0.05  # 每次尝试移动的距离，5厘米
    while True:
        # 1. 先停止
        chassis.stop()
        time.sleep(0.5) # 等待姿态稳定
        # 2. 检查是否已经恢复
        roll, pitch, _ = chassis.pose().roll_pitch_yaw
        if abs(roll) < 30 and abs(pitch) < 30: # 阈值可以调整
            print("恢复成功！")
            break
        # 3. 尝试不同的移动方向
        # 尝试向右平移
        chassis.x_vel(recovery_speed)
        time.sleep(recovery_distance / recovery_speed)
        chassis.stop()
        time.sleep(0.5)
        roll, pitch, _ = chassis.pose().roll_pitch_yaw
        if abs(roll) < 30 and abs(pitch) < 30:
            print("通过向右平移恢复成功！")
            break
        # 尝试向左平移
        chassis.x_vel(-recovery_speed)
        time.sleep(recovery_distance / recovery_speed)
        chassis.stop()
        time.sleep(0.5)
        roll, pitch, _ = chassis.pose().roll_pitch_yaw
        if abs(roll) < 30 and abs(pitch) < 30:
            print("通过向左平移恢复成功！")
            break
        # 可以继续添加前进、后退等尝试...
        # 为了防止无限循环，可以增加最大尝试次数
        # ...
    chassis.stop()

结合视觉的智能恢复（高级）

如果机器人配备了视觉系统（如Gimbal）,可以实现更智能的恢复。

算法思路：

1. 倒地后，将云台摄像头朝向天空。
2. 利用视觉识别天空或地面：通过分析图像，判断哪个方向是“上”,这可以帮助机器人确定自己的朝向。
3. 计算恢复方向：结合IMU数据和视觉信息,机器人可以更精确地判断自己应该向哪个方向移动才能最有效地恢复。
4. 执行恢复动作：根据计算出的方向,进行平移或旋转。

这个策略更复杂，但成功率更高，尤其适用于完全翻倒（底盘朝天）的情况。

完整代码框架（状态机模式）

在实际应用中，我们会使用状态机来管理机器人的行为,这样逻辑更清晰。

import time
from robomaster import robot
class RobotController:
    def __init__(self):
        self.robot = robot.Robot()
        self.robot.initialize(conn_type="ap")
        self.chassis = self.robot.chassis
        self.gimbal = self.robot.gimbal
        self.is_recovering = False
        self.NORMAL_STATE = "normal"
        self.RECOVERING_STATE = "recovering"
        self.current_state = self.NORMAL_STATE
    def check_if_fallen(self):
        """检查机器人是否倒地"""
        roll, pitch, _ = self.chassis.pose().roll_pitch_yaw
        # 增加速度判断，避免运动中误判
        chassis_speed = self.chassis.speed()
        is_moving = abs(chassis_speed[0]) > 0.1 or abs(chassis_speed[1]) > 0.1
        if not is_moving and (abs(roll) > 45 or abs(pitch) > 45):
            return True
        return False
    def recover(self):
        """执行恢复动作"""
        print("进入恢复模式...")
        self.is_recovering = True
        recovery_speed = 0.3
        recovery_distance = 0.05
        # 尝试向右
        self.chassis.x_vel(recovery_speed)
        time.sleep(recovery_distance / recovery_speed)
        self.chassis.stop()
        time.sleep(1)
        # 检查是否恢复
        if not self.check_if_fallen():
            self.is_recovering = False
            print("恢复成功！")
            return
        # 尝试向左
        self.chassis.x_vel(-recovery_speed)
        time.sleep(recovery_distance / recovery_speed)
        self.chassis.stop()
        time.sleep(1)
        if not self.check_if_fallen():
            self.is_recovering = False
            print("恢复成功！")
            return
        # 如果还没恢复，可以尝试其他策略或报错
        print("自动恢复失败，需要人工干预！")
        self.is_recovering = False
    def run(self):
        """主循环"""
        try:
            while True:
                # 状态机逻辑
                if self.current_state == self.NORMAL_STATE:
                    # 执行正常任务，比如巡逻、瞄准等
                    # print("正常状态执行任务...")
                    # self.chassis.move(x=0.2, y=0, z=0, timeout=2)

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