Омнидирекционный привод: движение вбок без поворота

Это очень помогает, и путь предполагает некоторые знания. Чтение энкодера, контур скорости, бюджет питания и проблема проскальзывания — те же навыки, что нужны двухколёсному роботу, только всего в четыре раза больше. Действительно новыми здесь являются кинематика: у дифференциального робота две управляемые скорости, а у омнидирекционного три, — и связанный с ней вопрос о системах координат. Если вы вообще не собирали робота, который ездит, сначала соберите робота, следующего по линии, или обходящего препятствия; тогда время уйдёт на новые идеи, а не на пайку.

Примерно вдвое, и увеличение приходится на места, о которых часто забывают. Четыре колеса mecanum стоят в два-четыре раза дороже четырёх обычных. Нужны четыре двигателя вместо двух, то есть четыре канала H-моста и четыре кабеля энкодеров, а потребление четырёх двигателей примерно вдвое выше. Контроллеру тоже обычно требуется больше ресурсов: четырём энкодерам нужны четыре вывода с поддержкой прерываний и четыре канала ШИМ (PWM) от отдельных таймеров, чего у Arduino Uno нет, поэтому большинство сборок переходят на Mega или ESP32. Заложите стоимость такого обновления с самого начала, а не обнаруживайте его после сверления шасси.

Робот поедет, и для робота с ручным управлением на хорошем покрытии этого действительно достаточно. Но вы не сможете попасть в заданное место. Кинематика работает за счёт поддержания отношений между скоростями четырёх колёс, а разомкнутый ШИМ (PWM) не удерживает эти отношения: по мере разряда батареи, нагрева одного двигателя или изменения нагрузки отношения изменяются, и робот уходит в сторону при выполнении любой команды. На роботе с дифференциальным приводом это устраняется одной постоянной. На омнидирекционной платформе правильное отношение меняется с каждой командой, поэтому регулировать нечего. Именно энкодеры делают математику этого пути верной.

Потому что это отказ, которого люди не ожидают. Платформа mecanum выглядит самым функциональным из созданных вами роботов, но её счисление координат по пройденному пути работает хуже всего. Проскальзывание роликов — не неисправность, а способ бокового движения, поэтому каждый миллиметр бокового перемещения измерен энкодером, но не обязательно получен от покрытия. Два учебных руководства существуют, чтобы вы изначально планировали это: добавьте инерциальный измерительный модуль (IMU) для курса, пассивные колёса без привода или внешний источник для положения и никогда не пишите автономную процедуру, предполагающую, что приводные энкодеры знают положение робота.

На роботе, который можно вести в любую сторону по ровному полу, который удерживает заданные скорости, знает, куда направлен, и честно признаёт, что не знает точного положения. Намеренно не рассмотрены три темы. Привод Swerve, поскольку восемь двигателей и сингулярность рулевого управления — другой проект. Абсолютная локализация: SLAM, маяки и зрение, к которым следует перейти, если робот должен знать своё положение; начните с дорожной карты планирования пути и построения карт. И следование по траектории для омнидирекционного робота, поскольку pure pursuit (преследование траектории) и Stanley предполагают робота, который управляет направлением поворотами колёс, а их адаптация к платформе, способной двигаться вбок, меняет регулятор достаточно, чтобы заслуживать отдельного рассмотрения.

Проект омнидирекционного робота mecanum на этом сайте — непосредственная цель: четырёхколёсная платформа с отдельным контуром скорости для каждого колеса, движением с ориентацией по полю и набором стендовых испытаний, показывающих, действительно ли работает каждая часть. За пределами проекта тот же привод служит основой для любого устройства, которое должно удерживать курс при изменении положения: платформы камеры, небольшого погрузчика на складе, робота для осмотра в узком проходе или соревновательного робота, который должен выровняться по объекту, не направляясь на него.