全向輪底盤磁導軌尋跡

全向輪底盤上安裝兩條磁傳感器帶用于磁導軌尋跡

如簡圖所示,兩條與Y直線相交的黑色線條我們認為是兩條磁檢測傳感器帶

矢量方法修正車體位置

定義軌道左為負向,軌道右為正向。傳感器左檢測為負,右檢測為正;

定義底盤坐標系為αβ,軌道坐標系為XY,車體與軌道坐標系的偏轉角度為θ;

設前傳感器檢測為值為Pf,后傳感器檢測位置為Pb,兩傳感器距離為L,后傳感器與機器人中心點的距離為S(如中心在兩傳感器中間,S符號為負,如中心在后傳感器后面,S符號為正)。中心點旋轉偏角為θ,橫向偏移為Poff。

由幾何關系可得出θ = tan-1((Pb-Pf)/L)

Poff??= (-Pb/tanθ-S)sinθ?

然后通過轉換關系(諸如PID,模糊等方式)將θ 轉換為對應的底盤自旋速度Vθ?(注意正反轉符號),Poff 轉換為對應的磁導軌X軸速度矢量Voff? (注意Voff 帶有方向),再分解為建立到車體上的αβ速度坐標系Voff?sinθ 、Voff cosθ 。

此外底盤還有沿磁導軌Y軸方向的運動速度V,該速度同樣由建立到車體上的αβ速度坐標系合成,V?sinθ 、V?cosθ

則傳遞到電機速度解算函數的速度參數

Vβ?= -Voff?sinθ + V?cosθ

Vα = -Voff?cosθ - V?sinθ

Vω = Vθ?

上面的分析只考慮了底盤實際位置的橫移與旋轉,沒有考慮當前畸變的速度方向的影響,對于車體沿導軌的主速度采用了直接修正的方式去處理,這里忽略了一個情況,速度不是瞬變的,車體受慣性仍會沿當前主速度方向運動,這樣即使修正了主速度矢量與導軌Y方向對齊,但原來偏離了θ'角度的主速度仍會影響車體運動。一般來說θ'會在0到θ之間,要具體求出需要獲取當前各個輪子的速度,然后通過坐標換算反求。為了抵消這個原主速度的影響并簡化計算,我們可以在Voff上再疊加一個修正速度,這個速度受上一個主速度大小和θ影響。

這樣新的Voffsum =Voff?+kVlastsinθ

k為修正系數

這樣修正上面的傳遞到電機速度解算函數的速度參數

Vβ?= -Voffsum?sinθ + V?cosθ

Vα?= -Voffsum?cosθ - V?sinθ

Vω?= Vθ?

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