【分享帖】底盘跟随原理详解
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2020-02-26
底盘跟随原理详解（infantry）
步兵机器人是由云台和底盘组成的。操作手操作时，第一视角是由图传系统反馈的，当操作手发出向前移动的指令时，机器人需要以操作手视角的前进方向前进，但底盘运动是按照底盘的前后左右移动，所以当云台左右转动后，云台的前方向和底盘的前方向不是同一方向的。当操作手发出前进指令时，机器人会按照底盘的前进方向移动，而不是操作手的视野前方。操作手第一视角得到的反馈效果就是：我TM怎么在平移？这里就要用到随动系统：底盘跟随云台的旋转而旋转。
设以操作手角度控制步兵，在云台相对坐标系下的速度为gimbal_view_Vx,gimbal_view_Vy，底盘相对坐标系下的速度为Vx，Vy。底盘相对坐标系和云台相对坐标系的相对角度差为angle_diff。
底盘跟随一整套流程可分为
1.云台转动（通过遥控器赋予目标值以及双环控制的外环）
2.底盘转动（相对坐标系下Vx，Vy的计算以及双环控制的输出量进行麦轮解算发给电调）
3.云台回转（双环控制的内环）
遥控器通道值赋予yaw轴电机目标角度:
yaw_motor.target_position = rc.channel3;
相对角度差是yaw轴电机目标位置和yaw轴电机电调返回位置之差：
angle_diff = yaw_motor.target_position - yaw_motor.esc_back_position;
遥控器通道值赋予云台相对坐标系下的速度值(相关处理略过)：
gimbal_view_Vx = rc.channel1;
gimbal_view_Vy = rc.channel0;
此时底盘对于速度通过对相对坐标系的分解为：
Vx = gimbal_view_Vx * cos(angle_diff) - gimbal_view_Vy * sin(angle_diff);
Vy = gimbal_view_Vx * sin(angle_diff) - gimbal_view_Vy * cos(angle_diff);
对底盘跟随进行双环控制,外环为位置环,目标值为相对角度差，实际值为0：
chassis_follow_position_pid.error = angle_diff - 0;
PID_AbsoluteMode(&chassis_follow_position_pid);
内环为速度环，目标值为外环输出量，实际值为底盘陀螺仪返回的角速度值：
chassis_follow_speed_pid.error = chassis_follow_position_pid.ctrOut - chassi.gyro_back_angle_speed;
PID_AbsoluteMode(&chassis_follow_speed_pid);
内环输出量赋给底盘旋转角度：
Wz = chassis_follow_speed_pid.ctrOut;
通过麦轮解算将Vx，Vy，Wz三个值解算出底盘四个电机的电流值，再进行一次单环控制，将输出量通过can发送给底盘四个电机的电调，至此底盘跟随完成。
步兵机器人是由云台和底盘组成的。操作手操作时，第一视角是由图传系统反馈的，当操作手发出向前移动的指令时，机器人需要以操作手视角的前进方向前进，但底盘运动是按照底盘的前后左右移动，所以当云台左右转动后，云台的前方向和底盘的前方向不是同一方向的。当操作手发出前进指令时，机器人会按照底盘的前进方向移动，而不是操作手的视野前方。操作手第一视角得到的反馈效果就是：我TM怎么在平移？这里就要用到随动系统：底盘跟随云台的旋转而旋转。
设以操作手角度控制步兵，在云台相对坐标系下的速度为gimbal_view_Vx,gimbal_view_Vy，底盘相对坐标系下的速度为Vx，Vy。底盘相对坐标系和云台相对坐标系的相对角度差为angle_diff。
底盘跟随一整套流程可分为
1.云台转动（通过遥控器赋予目标值以及双环控制的外环）
2.底盘转动（相对坐标系下Vx，Vy的计算以及双环控制的输出量进行麦轮解算发给电调）
3.云台回转（双环控制的内环）
遥控器通道值赋予yaw轴电机目标角度:
yaw_motor.target_position = rc.channel3;
相对角度差是yaw轴电机目标位置和yaw轴电机电调返回位置之差：
angle_diff = yaw_motor.target_position - yaw_motor.esc_back_position;
遥控器通道值赋予云台相对坐标系下的速度值(相关处理略过)：
gimbal_view_Vx = rc.channel1;
gimbal_view_Vy = rc.channel0;
此时底盘对于速度通过对相对坐标系的分解为：
Vx = gimbal_view_Vx * cos(angle_diff) - gimbal_view_Vy * sin(angle_diff);
Vy = gimbal_view_Vx * sin(angle_diff) - gimbal_view_Vy * cos(angle_diff);
对底盘跟随进行双环控制,外环为位置环,目标值为相对角度差，实际值为0：
chassis_follow_position_pid.error = angle_diff - 0;
PID_AbsoluteMode(&chassis_follow_position_pid);
内环为速度环，目标值为外环输出量，实际值为底盘陀螺仪返回的角速度值：
chassis_follow_speed_pid.error = chassis_follow_position_pid.ctrOut - chassi.gyro_back_angle_speed;
PID_AbsoluteMode(&chassis_follow_speed_pid);
内环输出量赋给底盘旋转角度：
Wz = chassis_follow_speed_pid.ctrOut;
通过麦轮解算将Vx，Vy，Wz三个值解算出底盘四个电机的电流值，再进行一次单环控制，将输出量通过can发送给底盘四个电机的电调，至此底盘跟随完成。
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