ドキュメントロボットアームアルゴリズムインターフェース
user_arm.py はロボットアームの運動学制御プログラムです。以下に API の使い方を示します。
1. コンストラクタ
__init__()
機能 ：ロボットアームのパラメータを初期化し、リンク長を設定します
パラメータ ：なし
戻り値 ：なし
使用例 ：
python
arm = FourDofArm()
print(f"L2连杆长度: {arm.L2}mm, L3连杆长度: {arm.L3}mm")
2. 角度変換メソッド
angle_to_duty_cycle(angle)
機能 ：角度値を PWM デューティ比に変換します（サーボ制御用）
パラメータ ：
angle(float)：角度値。範囲は 0～270 度
戻り値 ：
float：PWM デューティ比の値（2.5～20.0ms）
使用例 ：
python
duty_cycle = arm.angle_to_duty_cycle(180)
print(f"180度对应的PWM占空比: {duty_cycle}ms") # 输出: 15.0ms
3. グリッパー制御メソッド
grap(grap_value)
機能 ：ロボットアームのグリッパーの開閉を制御します
パラメータ ：
grap_value(float)：グリッパーの開閉角度値（0～270 度）
戻り値 ：なし（変換後の PWM デューティ比を直接出力します）
使用例 ：
python
arm.grap(135) # 控制夹爪到135度位置
# 输出: raw: 12.5
4. 逆運動学計算メソッド
get_coordinate(x1, y1, z1)
機能 ：逆運動学計算を行い、デカルト座標を関節角度に変換します
パラメータ ：
x1(float)：X 座標（mm）。ロボットアームが X 方向に移動する距離を表します。y1(float)：Y 座標（mm）。ロボットアームが Y 方向に移動する距離を表します。z1(float)：Z 座標（mm）。ロボットアームが Z 方向に移動する距離を表します。
戻り値 ：
tuple：(alpha, theta, beta, gamma) 4 つの関節角度値（度）
使用例 ：
python
# 计算目标位置的关节角度
angles = arm.get_coordinate(150, 80, 100)
alpha, theta, beta, gamma = angles
print(f"关节角度: α={alpha}°, θ={theta}°, β={beta}°, γ={gamma}°")
5. 直線補間による軌道計画メソッド
linear_interpolation(start_x, start_y, start_z, end_x, end_y, end_z, num_points)
機能 ：直線補間動作により、滑らかな直線軌道を実現します
パラメータ ：
start_x, start_y, start_z(float)：始点座標（mm）。ロボットアームの初期位置 X,Y,Z です。end_x, end_y, end_z(float)：終点座標（mm）。ロボットアームが到達すべき目標位置 X,Y,Z です。num_points(int)：補間点の数（動作の滑らかさを決定します）。ロボットアームのサーボ回転の分割点数で、値が大きいほどロボットアームの回転は遅くなり、値が小さいほど速くなります。
戻り値 ：なし
使用例 ：
python
# 从原点直线运动到目标位置，分20个插补点
arm.linear_interpolation(0, 0, 0, 150, 80, 100, 20)
# 在Z轴方向做垂直运动
arm.linear_interpolation(100, 50, 50, 100, 50, 150, 10)
6. 円弧補間による軌道計画メソッド
arc_interpolation(start_x, start_y, end_x, end_y, radius, num_points, grap_value)
機能 ：円弧補間動作（XY 平面内、Z の高さは固定）
パラメータ ：
start_x, start_y(float)：始点座標（mm）。ロボットアームの円弧補間動作の開始位置の x、y 値です。end_x, end_y(float)：終点座標（mm）。ロボットアームの円弧補間動作で到達すべき目標位置の x、y です。radius(float)：円弧の半径（mm）。ロボットアームの円弧補間動作の円弧半径です。num_points(int)：補間点の数grap_value(float)：グリッパーの角度値。アーム先端のグリッパーの角度を制御します。この値は現在使用されていないため、無視してかまいません。
戻り値 ：なし
使用例 ：
python
# 绘制半径为80mm的圆弧，同时控制夹爪
arm.arc_interpolation(0, 0, 100, 50, 80, 30, 90)
# 半圆形运动
arm.arc_interpolation(-50, 0, 50, 0, 50, 20, 135)
7. 円弧の中心座標を計算するメソッド
calculate_circle_center(x1, z1, x2, z2, radius, reverse)
機能 ：円弧動作の中心座標を計算します
パラメータ ：
x1, z1(float)：始点座標（mm）x2, z2(float)：終点座標（mm）radius(float)：円弧の半径（mm）reverse(bool)：方向フラグ。True で逆方向
戻り値 ：
tuple(center_x, center_z)。計算できない場合は (None, None) を返します
使用例 ：
python
# 计算圆弧圆心
center_x, center_z = arm.calculate_circle_center(0, 0, 100, 50, 80, False)
if center_x is not None:
print(f"圆心坐标: ({center_x}, {center_z})")
else:
print("无法计算圆心，半径可能太小")