☠WEEDINATOR☠ Часть 4: Код геометрии дифференциального рулевого управления: 3 ступени

2024 Автор: John Day | [email protected]. Последнее изменение: 2024-01-30 11:53

Если у вас есть время посмотреть видео, приведенное выше, вы заметите странные шумы, вызываемые двигателями рулевого управления, которые время от времени останавливаются, когда WEEDINATOR совершает трехточечный поворот. Двигатели, по существу, заедают друг о друга, поскольку радиус поворота различается внутри и снаружи, а расстояние, на которое проходит колесо, различается на градус поворота.

Геометрию поворота можно определить, нарисовав около 8 вариантов поворота, приведя примеры поворота на внутреннем колесе под разными углами от 0 (без поворота) до 90 (полная блокировка) градусов. Звучит сложно?

Большинство маленьких колесных роботов не пытаются использовать какое-либо сложное рулевое управление и очень эффективно полагаются на простое изменение относительной скорости двигателей с каждой стороны транспортного средства, что в значительной степени похоже на то, как у гусеничного экскаватора или танка. работает. Это замечательно, если вы атакуете заполненную кратерами зону боевых действий, стреляя во все, что движется, но в спокойной сельскохозяйственной среде важно как можно меньше повредить почву и почву, чтобы шлифовальные круги назад и вперед друг к другу были не подходит!

У большинства автомобилей и тракторов есть очень полезный гаджет под названием «Дифференциал», за исключением автомобилей, которые вы видите в старых американских фильмах, где вы можете слышать, как колеса визжат как сумасшедшие каждый раз, когда они заходят за угол. Американцы до сих пор строят такие машины? С WEEDINATOR мы можем запрограммировать дифференциал в приводные двигатели, разработав формулу для относительных скоростей и углов поворота колес при любом конкретном угле поворота. Все еще звучит сложно?

Вот краткий пример:

Если WEEDINATOR выполняет поворот и его внутреннее колесо находится под углом 45 градусов, внешнее колесо НЕ находится под углом 45 градусов, это больше похоже на 30 градусов. Кроме того, внутреннее колесо может вращаться со скоростью 1 км / час, но внешнее колесо будет значительно быстрее, примерно 1,35 км / час.

Шаг 1: Настройка геометрии

Для начала сделаны несколько основных предположений:

• Шасси повернется вокруг одного из задних колес, как показано на схеме выше.
• Эффективный центр окружности поворота будет перемещаться по линии, продолжающейся от центров двух задних колес, в зависимости от угла поворота.
• Геометрия примет форму синусоиды.

Шаг 2: Чертежи углов и радиусов колес в масштабе

Был сделан полномасштабный чертеж передних колес и шасси WEEDINATOR с 8 различными перестановками внутреннего угла колеса от 0 до 90 градусов, а соответствующие центры поворота были нанесены на карту, как показано на рисунках выше.

Эффективные радиусы были измерены по чертежу и нанесены на график в Microsoft Excel.

Были построены два графика: один для соотношения осей левого и правого передних колес, а другой - для отношения двух радиусов для каждого конкретного угла поворота.

Затем я «придумал» несколько формул, чтобы имитировать эмпирические результаты на основе синусоидальной кривой. Одна из выдумок выглядит так:

speedRatio = (sin (внутренний * 1,65 * пи / 180) +2,7) / 2,7; // inner - это внутренний угол поворота.

Кривые были искажены путем изменения значений, показанных красным в файле Excel, до тех пор, пока кривые не совпали.

Шаг 3: Кодирование формул

Вместо того, чтобы пытаться закодировать формулы в одну строку, они были разбиты на 3 этапа, чтобы позволить Arduino правильно обрабатывать математику.

Результаты отображаются на дисплее последовательного порта и сверяются с результатами измерений на масштабном чертеже.