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【分享帖】麦轮正逆向运动学建模/再不懂就去打死线代老师

各位观众老爷好,宣传经理妹子琪琪说写点啥吧,写啥呢,想了想,让RM这场盛大狂欢一路跑起来的麦轮简直功不可没。

曾记得在队里不小心踩到地上一根导线,于是整条腿斜向前45°劈了个叉,那时候心想这不就是麦轮啊我去,所以麦轮到底是什么原理呢,程序上炒鸡简单的四个运动方程是怎么来的?百度的东西实在高深莫测不明觉厉,好在谷歌上看到了一篇过程详细逻辑严密的文章,寥寥几页却清晰明朗深入浅出可谓十分接地气,无论你属于机械、电控、视觉、宣传经理、项管还是扫地僧,稍微有点线代基础就能看懂,遂翻译过来跟大家分享一下,同时加了些补充说明(黑括号里的部分)方便理解。英语OK的朋友可以直接读原文(帖子底部有附件)。读完你完全可以按照同样的方法求解90°偏置的3麦轮小车的前后向运动学方程,而且是真真正正自己推导出来,对理解和控制全向小车还是很有帮助的。文章名叫Kinematic Analysis of Four-Wheel Mecanum Vehicle(4麦克纳姆轮载具的运动学分析),针对的正是常见的45°偏置的4麦轮组合,也是我们征战沙场的共同选择。原文没有来源出处,格式也甚是随性,唯一有的信息是Rev 05/31/10 ©Ehter (PDF文件名里有个编号100531)

好吧,让我们向这位叫以太的哥们致敬~也让我们向XJTU的宣传经理妹子琪琪致敬,毕竟她不提估计就没得写了...Orz


下面进入正题

定义

后向(逆向)运动学方程:根据车身速度计算每个轮的转速。

前向(正向)运动学方程:给定每个轮的转速得到车身速度。

见下图,在俯视中定义坐标系,使原点到四个轮子的距离相等,X轴向前指,Y轴向左指。

用3x1矩阵 [Vx Vy ωv]’表示车身运动的速度矢量[V],其中ωv以逆时针方向为正。

麦轮从图中左上角起,按逆时针顺序依次编号1,2,3,4。

(Xn,Yn)为第n个轮相对原点的坐标。各麦轮轮毂与X轴平行安装,r为轮毂半径,θn为麦轮n的接地辊子轴线与X轴间的夹角,以逆时针方向偏转为正。【就是辊子的偏置安装角,大小为45°】

逆向运动学

令[Ω]=[ω1,ω2,ω3,ω4]’【定义每个轮子使车向前走的转向为其ω的正方向】

求解逆向运动学就是要找到一个4x3矩阵[R]使其满足:[Ω]=(1/r)[R][V] 方程1

如此,给定车身速度[V]就可计算出各轮转速[Ω]。

假设车身为刚体,那么车体的速度分量Vx、Vy就可以平移到每个麦轮的中心。

此外,由于车身还有旋转速度ωv,所以在每个麦轮的中心还有另外一组速度分量:

Vxrn=-Yn·ωv

Vyrn= Xn·ωv 方程2

【这里原文没图,补一个清楚点,见下方手绘哈哈。

注意用来分析的麦轮n可任取一个,