麦克纳姆轮想必各位经常参加比赛的老师和同学们都不陌生,麦轮底盘优秀的机动性的确深受很多人的喜爱,那么关于麦轮的基础知识的科普我就不再细说了,想要了解的可以看这个视频,介绍得还是蛮详细的
https://www.bilibili.com/video/BV1zE411c7SH?from=search&seid=
麦轮的基本使用大家应该都了解,我们以最常用的四轮 O-长方形(O-rectangle)分布式麦轮底盘为例子,也就是上面视频中的轮子的安装和分布方式,四个轮子分别为前左,前右,后左,后右,我们用1A 1B 2A 2B来代替这几个轮子:
1A和2A逆时针转,1B和2B顺时针转的时候,底盘前进;

1A和2A顺时针转,1B和2B逆时针转的时候,底盘后退;

1A和1B顺时针转,2A和2B逆时针转的时候,底盘左横移;

1A和1B逆时针转,2A和2B顺时针转的时候,底盘右横移;

1A,1B,2A和2B同时逆时针转的时候,底盘沿YAW轴右旋转;

1A,1B,2A和2B同时顺时针转的时候,底盘沿YAW轴左旋转;

今天我们的操控统一按手柄的左摇杆LY控制底盘前进后退,左摇杆LX控制底盘左右横移,右摇杆RX控制底盘左右旋转。
对应的基本程序是:

这里以马达正功率为顺时针转,负功率为逆时针转为例,同时因为目前我手头只有一块MegaPi主板,一块2.4G接收模块和一个2.4G手柄,所以我只能用mblock3来作程序示例,不过其实mblock3和mblock5基本上编程结构和思路是一样的,除了一些参数不同。这里要特别说一下,mblock3的手柄和马达的数值都是从-255~+255。
OK,估计这个控制原理各位老师和同学应该是熟记于心,所以我就不在这里水内容了。但是在实际比赛的时候,我确实看到不少底盘有且仅有这几个运动状态,横向、纵向和左右转的这个移动方式。也就是说其程序是直接套用了这几个运动方向的公式,那种横平竖直的机械式移动效果实在是别扭啊。

而实际上,我们是可以采用手柄的XY轴的返回值来动态实现底盘的八向的全向移动的。
刚才有说过,手柄的返回值是一个的数值区间,我们可以通过一个程序来查看:

当我们把摇杆推到斜方向的时候,会发现数值为0,510,0,-510,这是因为在斜方向的时候,X和Y轴均为最大值,那么显示的结果就是两个值相加。
好的,接下来,我们可以再进一步了解一下麦克纳姆轮的运动原理和公式,这是我从CSDN上找到的一篇关于麦轮的运动原理与实现,有着非常详细的说明:
https://blog.csdn.net/weixin_/article/details/
好吧,其实看完上面那篇文章估计有不少人会有和我差不多的感觉,一堆的数学公式和三角函数,看得一脸懵逼。

其实我们只需要明白,麦轮上四个轮子的功率,都通过手柄上的摇杆的X轴数值反馈和Y轴的数值反馈,再经过公式计算赋值给马达的功率就行,也就是说,关键点就是那4个公式:


然而这4个公式,其实就是我们上面六张图,那6个运动形态的结合。那么接下来我们来进行逐一的分析。
1.首先,对于所有轮子的功率设置,其实可以用速度v来体现,那么对于机器人纵向移动,前后的功率控制,其实就可以把手柄的左摇杆Y轴数值直接来控制4个马达的旋转
即对应公式

但对应着马达1A,1B,2A,2B是以不同的方向旋转才会产生前进后退的效果,所以这里的程序就应该写成

这时候底盘就有了纵向前进后退的功能
2.对于机器人横向移动,就可以把手柄左摇杆的X轴数值直接来控制4个马达的旋转
即对应公式

对应的程序是:

这时候底盘就有了横向左移和右移的功能
3.对于机器人YAW轴转向移动,就可以把手柄右摇杆的X轴数值直接来控制4个马达的旋转
即对应公式

这里的w(a+b)就是一个角速度,简单对于这个底盘来说,就是给出转向速度,我们在前面说过,都用手柄的右摇杆的X轴来实现转向,那么这里就很简单了。

这时候底盘就有了绕YAW轴左转和右转的功能
接下来就是把这个公式里所有的模块合到一起,就可以成为我们最终麦轮的控制程序。

对应的程序就是

好了,这就是最终的麦轮控制程序,只有4行积木块指令。接下来我们看一下它实际运行的效果如何。

从视频上看,在我拉动左摇杆到斜方向的时候,底盘可以进行斜方向的移动,而且是可以调整任意角度的。同时底盘的移动速度也是可以通过摇杆拉动的幅度来进行微调的,这样控制起来就得心应手多了。
最后,秀一段青岛美亚机器人社团的双麦轮底盘的飘移视频,这段视频里的双麦轮机器人也使用了同样的底盘程序控制方法。
OK,这样就有了控制一个全向移动底盘的感觉了,可以尽情地飙车了,希望这篇文章可以帮助到准备学习和了解麦轮的朋友们。


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