【RM2021-指哪打哪激光测距云台开源】大连理工大学-凌BUG

千万 · 2021-8-7 01:48:45

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大家好，我是大工划水电控千万，本贴是2021赛季大工英雄电控技术分享贴Part2。这个帖子将向你介绍我的一个小装置——激光测距云台——也叫指哪打哪的一些技术细节。本贴中我们放出了开源文档、代码以及装配体。便于部署的激光测距云台可以直接测得精准距离，并通过弹道模型辅助瞄准，对于新队伍来说，在视觉方案成熟前是个不错的辅助瞄准装置。

剖面图

请注意：

1.本开源仅限于RoboMaster各参赛队之间技术交流使用，不得用于任何商用行为。

2.大连理工大学凌BUG战队享有本开源的最终解释权。

3.本项目采用BSD开源协议，请自行遵守相关规范。

整个项目
链接：https://pan.baidu.com/s/1PDjqSf6G9nkvbzf5w7QWOw 提取码：RM21

开源文档：

激光云台开源文档.pdf (796.98 KB, 下载次数: 435)

2021-8-23 18:44 上传

点击文件名下载附件

链接：https://pan.baidu.com/s/1d1B0ngkKYeiMYY05nGwiaA 提取码：RM21

部分代码：

Code.zip (6.73 KB, 下载次数: 110)

2021-8-23 20:37 上传

点击文件名下载附件

链接：https://pan.baidu.com/s/13wNrCmi-ZZ7tvtL6bFKrYA 提取码：RM21

Inventor装配体

激光测距云台装配体.zip (33.04 MB, 下载次数: 287)

"开源文档"包含一份PDF文档
Code.zip"包含LaserL1.c、LaserL1.c、readme.md三个文件
"激光云台装配体.zip"包含一个Inventor2022项目

以下将对结构进行简要介绍，最新最全内容请见开源文档，或在页面末尾查看PNG版文档。
这个结构存在的意义是什么：一言蔽之，自瞄的一部分替代方案，解决了英雄打固定靶的瞄准问题。
指哪打哪
从原理说起，我的期望是，在知道距离与弹速的前提下推算角度。弹丸飞行是有阻力的抛体运动，而阻力大小与速度有关系。由于射速不是太快，射程也不是太远，而且为了简化积分微分过程，选用f=-kv作为阻力公式。随后，由于-kv的线性属性，可以将阻力分解后作用于速度在x，y的分量上。x，y分量以时间作为沟通的桥梁，随后一顿积分微分猛如虎(略)，就可以推导出一个超越方程，也就是说弹道当前情况下只有数值解，其原因是不知道地面的方程。

其上便是推导后的方程，除了θ全部已知，θ只有数值解，需要暴力解算。综合牛顿法、梯度下降法等方式，考虑到MCU算力和浮点计算占用资源，本人还是发现二分法好用，在优化端点后，7次计算即可达到1cm精度。

原理有了，我们再来聊聊结构实现。考虑精度和成本后，测距最好用激光传感器，角度可以读取陀螺仪或者换算。由于规则限制，可见激光一个枪管只能配一个（2号除外），因此这个激光传感器最好可以直接替代原红点。然后，我希望“指哪”的过程可以更加“独立”，而且实现一次瞄准后传感器仍然可以正对目标，因此我选择给激光传感器加个Pitch轴，这个轴不需要太大的扭矩但是需要精准控制，直接用三相电机体积过大，综合考虑后还是舵机好用（空程可以接受，响应速度快，角度可知，还便宜）。综上所述，我的“指哪打哪”机构成为了一个在红点位置上的激光测距挂仓。

上图为装配体渲染图，完整装配体已上传：

结构也有了，现在我们该谈谈算法和操作逻辑了。其间涉及的内容主要是角度换算和暴力计算的算法实现，这一部分仁者见仁，代码整理了好了我再放出来。特别提醒大家弧度制和角度值的使用。

关于使用效果，反正这个机构也不复杂，大伙试试不就知道了吗#滑稽。咳咳，打蓝方确实挺好使的，详情可以看看全国交流中跟浙纺的第一次交流录像，抬手一枪就中。但是后续打红方就不太好使，主要是激光功率太低，人眼不知道“指哪”到底指到了哪，但是解决方案倒也不少，甚至UI就可以做到，这就要靠广大RMer的智慧了。