# 第13章: 四脚ロボットを歩かせる — Physical AI への一歩

自作 OS でサーボを制御し、四脚ロボットを歩かせます。組み立ては[四脚ロボットの組み立て](../hardware/index.md)を参照。

## サンプルコード

- ディレクトリ: `docs/os-on-arduino/code/13_quadruped`
- ビルドと書き込み:

```bash
uv run pio run -d 13_quadruped -t upload
uv run pio device monitor -b 115200
```

コードを見る: [docs/os-on-arduino/code/13_quadruped](https://github.com/iory/learning-os-from-arduino/tree/main/docs/os-on-arduino/code/13_quadruped)


## ソースコード

この章のスケッチです。ファイル名をクリックすると開きます。コードは原稿リポジトリから自動で同期されているので、ここに出ているものが常に最新です。

:::{dropdown} `src/main.cpp` — 203 行
:icon: code

[GitHub で開く](https://github.com/iory/learning-os-from-arduino/blob/main/docs/os-on-arduino/code/13_quadruped/src/main.cpp)

```{literalinclude} ../../../../code/13_quadruped/src/main.cpp
:language: cpp
:linenos:
```

:::

:::{dropdown} `include/arduino_quad_policy.h` — 81 行
:icon: code

[GitHub で開く](https://github.com/iory/learning-os-from-arduino/blob/main/docs/os-on-arduino/code/13_quadruped/include/arduino_quad_policy.h)

```{literalinclude} ../../../../code/13_quadruped/include/arduino_quad_policy.h
:language: cpp
:linenos:
```

:::

:::{dropdown} `include/leg_ik.h` — 13 行
:icon: code

[GitHub で開く](https://github.com/iory/learning-os-from-arduino/blob/main/docs/os-on-arduino/code/13_quadruped/include/leg_ik.h)

```{literalinclude} ../../../../code/13_quadruped/include/leg_ik.h
:language: cpp
:linenos:
```

:::

:::{dropdown} `include/quad_calib.h` — 26 行
:icon: code

[GitHub で開く](https://github.com/iory/learning-os-from-arduino/blob/main/docs/os-on-arduino/code/13_quadruped/include/quad_calib.h)

```{literalinclude} ../../../../code/13_quadruped/include/quad_calib.h
:language: cpp
:linenos:
```

:::

:::{dropdown} `include/quad_control.h` — 187 行
:icon: code

[GitHub で開く](https://github.com/iory/learning-os-from-arduino/blob/main/docs/os-on-arduino/code/13_quadruped/include/quad_control.h)

```{literalinclude} ../../../../code/13_quadruped/include/quad_control.h
:language: cpp
:linenos:
```

:::

:::{dropdown} `include/servo_bus.h` — 24 行
:icon: code

[GitHub で開く](https://github.com/iory/learning-os-from-arduino/blob/main/docs/os-on-arduino/code/13_quadruped/include/servo_bus.h)

```{literalinclude} ../../../../code/13_quadruped/include/servo_bus.h
:language: cpp
:linenos:
```

:::

:::{dropdown} `src/gait.cpp` — 56 行
:icon: code

[GitHub で開く](https://github.com/iory/learning-os-from-arduino/blob/main/docs/os-on-arduino/code/13_quadruped/src/gait.cpp)

```{literalinclude} ../../../../code/13_quadruped/src/gait.cpp
:language: cpp
:linenos:
```

:::

:::{dropdown} `src/leg_ik.cpp` — 44 行
:icon: code

[GitHub で開く](https://github.com/iory/learning-os-from-arduino/blob/main/docs/os-on-arduino/code/13_quadruped/src/leg_ik.cpp)

```{literalinclude} ../../../../code/13_quadruped/src/leg_ik.cpp
:language: cpp
:linenos:
```

:::

:::{dropdown} `src/leg_ik_test.cpp` — 33 行
:icon: code

[GitHub で開く](https://github.com/iory/learning-os-from-arduino/blob/main/docs/os-on-arduino/code/13_quadruped/src/leg_ik_test.cpp)

```{literalinclude} ../../../../code/13_quadruped/src/leg_ik_test.cpp
:language: cpp
:linenos:
```

:::

:::{dropdown} `src/servo_bus.cpp` — 176 行
:icon: code

[GitHub で開く](https://github.com/iory/learning-os-from-arduino/blob/main/docs/os-on-arduino/code/13_quadruped/src/servo_bus.cpp)

```{literalinclude} ../../../../code/13_quadruped/src/servo_bus.cpp
:language: cpp
:linenos:
```

:::


## 実機での出力

Arduino UNO R4 WiFi の実機で実際に取得した出力です（macOS / Windows の
両方で同じ結果を確認しています）。手元の出力と見比べてください。

シェルに `iktest` を送ったところです。サーボをつないでいなくても、この往復テストは動きます（脚は動きません）。

```text
速度設定: 0 / 16 !! 一部失敗 (遅く歩きます)
!! 起動時の関節読み取りに失敗
home rad: 1.0307 -1.7629 1.0307 -1.7629 1.0307 -1.7629 1.0307 -1.7629
commands: iktest / stand / trot / rl <vx> <wz> / stop / free
loop avg 24737 us  max 24737 us  late 1/1  skipped 0  read_fail 1
target=(0.000, 0.1600)  hip=40.20  knee=-67.47  err=0.000000
target=(0.040, 0.1400)  hip=32.13  knee=-80.90  err=0.000000
...
```

サーボをつないでいないときは、`!!` の付いた 2 行（速度設定と起動時の関節読み取りの失敗）は、サーボが応答しないので出て当然です。

校正して歩かせると、こうなります（手順は {doc}`../hardware/walk` の「実機で歩かせる」）。

```{figure} ../_static/quadruped_walk.gif
:name: fig-ch13-walk
:width: 80%

自作 OS で 8 個のサーボを制御して歩く四脚ロボット（1.5 倍速）
```

## つまずきやすいポイント

（読者からの質問に応じて随時追記します。質問は
[GitHub Issues](https://github.com/iory/build-your-own-arduino-rtos/issues)
へどうぞ）