巡游者Ⅲ——数据点与控制

李~

巡游者Ⅲ是最近做的一个全向轮小车，

全向轮结构有很多种，但原理是一样的，之所以称之为全向轮，是因为它可以靠3组复合轮实现原地旋转、任意方向（理论上）运动，复合轮的结构就是下面这种：

每个轮子圆周方向均布多个子轮，子轮也可以自由转动，子轮的旋转轴与主轮轴线垂直。
多说一句，下面这种子轮轴线和主轮轴线呈空间45度夹角的叫麦克纳姆轮（巡游者Ⅳ，计划设计成这种轮子）

从整个小车结构上看，全向轮小车，3组车轮可以各自以不同速度不同方向运动，小车最终运动方向应当为3个速度的合成，如下图：

但仔细看会明白，上面这个图是有问题的：
各个车轮的速度，并不是直接作用在小车中心的，而是有一个L的距离
小车最终运动状态（速度大小和方向）并不是直接由各个车轮的速度来简单合成的，而是由：各个车轮与地面摩擦力和力矩来共同决定的，摩擦力合力的方向和大小决定了小车运动方向和速度，合力矩决定了小车在运动过程中自转方向和速度，如下图：

fa、fb、fc分别是三组车轮与地面摩擦力示意图，L是力臂长度，也就是说，要想让小车在运动过程中不旋转，首先力矩要平衡，而要计算合力矩必须先计算摩擦力，不幸的是，这里摩擦力并不是我们熟悉的滑动摩擦：f=Fn*μ，而是滚动摩擦，滚动摩擦的计算是非常复杂的，而且其中很多经验公式，说简单点：其实，我不会…


另外一个最简单的平衡力矩的方法是：任选一个车轮速度设置为0，另外两组车轮以等速度、反方向来旋转，这样，在速度为0的那组车轮的子轮就会起作用，其对小车车体来说，力矩就近似为0，而另外两组车轮对车体的力矩刚好平衡，但此时合力并不为0，这样小车就可以在不自转的条件下沿一个方向以一定的速度运动！根据所选0速度车轮不同，小车可以有3个互呈120°夹角的运动方向，而通过细分，对这3个速度进行合成，就可以实现小车在平面内，任意方向的运动。这里这个细分很关键，控制得好最好，控制不好就会看到小车在前前后后走一个锯齿折线，具体我还没开始搞。


以上是我个人理解，欢迎跟帖讨论~！

最后晒下我的数据点

bigfanofloT

膜拜大神