# pybot

机器人 `.mt` 动作脚本解析器 —— [bot4cj](../bot4cj/)（仓颉版）的 Python 迁移版。

驱动大顺（Dashun）蜘蛛机器人（树莓派 aarch64，10 舵机 + 2 云台，
PCA9685 PWM 控制器 + MPU6050 姿态传感器）。

## 特性

- **零第三方依赖**：纯标准库（fcntl / struct / threading / wave / argparse），
  树莓派上 `git pull` 即部署，无构建步骤。
  （picamera2 为可选依赖，仅 `@Camera` 摄像头块需要，树莓派 OS 预装，勿 pip 安装）
- **与仓颉版逐语义对齐**：FSM 解析器、占位符递归、Servo 校准算法、
  PCA9685 寄存器序列均与 bot4cj 一致（Mock 总线 journal 可逐字节 diff）。
- **Python 插件替代 Lua**：`modules/<块名>.py` 定义
  `build(ctx) / call(ctx) / destroy(ctx)`，消除 JSON 深拷贝 + 五层 FFI 桥接。
- **审计修复**：bot4cj 审计 15 项发现（S01~S08 / Q01~Q07）全部修复，
  详见迁移文档 §5。

## 用法

```bash
cat scripts/std.mt | ./_run.sh              # 与 bot4cj 相同的管道用法
./_run.sh scripts/std.mt                    # 位置参数（增强）
./_run.sh --dry-run scripts/std.mt          # Mock 总线，动作序列到 stdout
./_run.sh --test roundtrip in.mt out.mt     # 解析↔序列化往返自检
./_run.sh --verbose scripts/std.mt          # DEBUG 日志（stderr）
./_run.sh --record data/ep scripts/std.mt   # 录制 actpred 格式 episode
```

`--record` 时若脚本含 `@MPU6050_BIND` 块，逐帧同步落盘 `imu.npy`
（每传感器 8 槽 roll,pitch,ax,ay,az,gx,gy,gz；多个传感器（≤4）按块行顺序
拼接，shape (T, 8×N)，与图像/动作按帧时刻天然对齐）；
无 IMU 硬件则保持旧格式（仅 images + actions.npy）。

`-i` / `-o` 参数位保留（reserved），未来对接跨进程 FIFO。

### 实时预测闭环（`--loop`）

`--loop CKPT` 进入进程内闭环：采样 → actpred 推理 → 执行 → 回写历史。
脚本提供硬件配置与 `@Action` 表头（动作向量索引映射），不执行脚本动作行。

```bash
./_run.sh --loop ../actpred/checkpoints/best_inference.pt --hz 10 scripts/std.mt
./_run.sh --loop actpred_pretrain.hef --hz 20 --loop-steps 100 scripts/std.mt  # NPU 后端
```

- checkpoint 后缀 `.hef` → Hailo NPU 后端，否则 → PyTorch 后端
- `hz` 须 ≥ 推理 + 执行耗时（ONNX ~11ms / Hailo ~12ms，hz ≤ 50 安全）
- **异步推理路径**：predictor 提供 `predict_async`（Hailo NPU 后端，见
  actpred `hailo_infer.py`）时自动启用——提交推理后**并行执行上一步动作**
  （滞后一拍执行，动作与状态错位一拍，10Hz 下 = 100ms，对微动作步态影响
  可忽略），隐藏真实 I2C 执行耗时（实测 HEF 步耗时 ~16ms → ~12ms）；
  PyTorch/ONNX 同步路径不变
- `@Action` 表头列数须 ≤ `action_dim`（默认 18），闭环中跳过 `spk.delay` 阻塞
- **帧源**：闭环从 camera 守护线程队列取最近 F 帧（无阻塞），`@Camera` 的
  `framerate` 建议 ≥ 2×`hz` 以保证帧新鲜度；`capacity` 应 ≥ F（帧窗长度）。
  部署时若日志出现 `loop overrun` 告警，说明 `hz` 超过推理+执行能力，应降低 `hz`
- **姿态回流（R2）**：脚本含 `@MPU6050_BIND` 且模型带 imu 输入
  （`predictor.imu_dim` 非 None）时，每步读取 MPU6050 最新姿态随帧/历史
  一同传给推理器（原始量纲，归一化在推理端完成）；多个传感器（≤4）按
  块行顺序拼接为 8×N 向量，再 pad/truncate 到 `predictor.imu_dim`；
  模型无 imu 输入时不接入推理（若带 `--record` 仍会读取落盘 imu.npy）

## 目录

```
pybot/              # 包：parser / robot / hardvars / plugin / main
pybot/hd/           # 硬件层：i2c / spi / servo / kalman / mpu6050 / speaker / camera
modules/            # 硬件驱动插件：PCA9685 / SPI / ADS1115 / ADS1256
scripts -> ../bot4cj/scripts    # .mt 脚本与仓颉版共享
tests/              # pytest 单元测试（Mock 总线，无需硬件）
```

插件查找顺序：`$PYBOT_MODULES_PATH`（`os.pathsep` 分隔：Linux `:` / Windows `;`）→ 包内置 `modules/` → `./modules/`。

## 开发

```bash
./_set.sh                       # venv + pytest 全量测试
venv/bin/python -m pytest tests/ -v
```

## .mt 脚本格式

见 [bot4cj/README.md](../bot4cj/README.md) 与 `scripts/std.mt`。
格式要点：`@块名` 开块、行 0 为表头、`;` 结行、`#` 注释、
`-` 占位符（非首行取上一行同列值；首行数值列解析为 0）、`@` 收块。

新增块（无仓颉版对应）：

```
@Camera
 name  width  height  framerate  capacity;
 cam0    1920     1080       30         4;
@
```

`build` 启动后台抓帧线程，维护容量为 `capacity` 的有界帧队列（满丢最旧帧）；
`play` 返回最新帧 `(时间戳, frame)`。