失败的格斗机器人-万向轮系统运动控制

        全向移动的机器有几个很有名的机器， 一个是这次参赛的蓝调（好好期待哦）， 一个是国外的Alchoholic stepfather， 可能拼错了别介意。 这个stepfather可是曾经战胜过墓碑的机器， 很荣耀的一战。
常用的全向移动的方式有三种:

1, 三个万向轮， 120度角排布。 我的烈焰双星就是这样排布的。
 
2. 四个万向轮， 十字排布， 老船长就是这么设计的。
 
3. 四个麦克纳姆轮， 蓝调和stepfather都是这种。
 
斜对角的从动滚轮最好平行， 否则会降低效率。

优略来说的话， 万向轮的移动更平滑， 更顺，但是容易被推动。 比如我的机器， 即便通上了电， 蹬一脚， 就和滑板一样窜出去了。 相比万向轮， 麦克纳姆轮就不会这样， 与对手角力时不会太吃亏。
承重来说的话， 万向轮同等承重的轮子比麦克纳姆轮要贵些， 这在大重量级里面就会很吃亏了。 要是再给我一次机会， 我应该会选麦轮。 除了这个优点之外， 麦轮的结构相对更好设计， 可以设计的更加紧凑， 框架化。

对于很多玩模型的朋友， 如何控制这种轮子呢？ 这就成了个难题， 像三个轮子的更是别说， 单一个遥控器想调混控达到控制效果真是很困难的。 我的做法是， 在接收机和电机信号之间加一层解算， 就能够达到想要的效果。 如何解算呢？ 对于三轮的万向轮， 有：
 
右边变量为纵向速度， 横向速度， 自转速度， 左边为对应三个轮子分别速度。 利用这个公式， 就能解算出来了。 可以参考以下代码。

float get_wheel_speed1(float vx, float vy, float w) {
return vx * 0.8660 + vy * 0.5 + w * 0.15;
}

float get_wheel_speed2(float vx, float vy, float w) {
return -vx * 0.8660 + vy * 0.5 + w * 0.15;
}

float get_wheel_speed3(float vx, float vy, float w) {
return 0 + vy * -1 + w * 0.15;
}

对于麦克纳姆轮也一样， 混控即可完成控制要求。

万向轮其实也很难走直线， 所以辅助控制很有必要！

所以千万别以为装了万向轮就很溜， 其实不是的， 要面临这些问题， 如何解决？

2. 陀螺仪偏航修正
陀螺仪是什么， gyroscope？ 这里面的门道可就多了， 说也说不完， 简单来说， 就是能够监测角速度的传感器。 角速度是什么概念， 转动起来了才有速度， 有速度就能监测出来， 不动的时候当然是没有速度的了。

陀螺仪偏航矫正的实现方式有两个， 1. 买个这种模块。 但是问题在于： 反过来以后就会疯狂旋转， 以及如果打偏了， 也会疯狂旋转。
 
除了购买这种产品， 也可以自己加装传感器编程实现， 避免已上问题那么具体是怎么做的呢？ 如果不是要做个商业通用混控产品的话， 为自己的机器加装陀螺仪控制其实并不难， 而且成本只增加个100元不到。 当然， 前提是使用可编程的混控， 否则用遥控器接收机是没法直接做到这一点的。下面来展示实现方式：

readGyroScaled(gx, gy, gz);

w = 10*(0-z) - 5*gz;

desire_speed1 = get_wheel_speed1(desire_speed, desire_speed_y, w);

desire_speed2 = get_wheel_speed2(desire_speed, desire_speed_y, w);

desire_speed3 = get_wheel_speed3(desire_speed, desire_speed_y, w);

run_motor1(speed_loop1(desire_speed1, counter1, 1, 0.9));

run_motor2(speed_loop2(desire_speed2, counter2, 1, 0.9));

run_motor3(speed_loop3(desire_speed3, counter3, 1, 0.9));

w是我们的期望偏航角速度， 走歪了当然想让头转回来了， 因此我们控制器的输出当然是角速度。 第一行w的计算就是一个pd控制器， 参数可以根据需求调教。 而第2-4行就是将w代入到混控算法里， 第5到最后行就是将期待轮速赋值给底层的电机调速接口， 由底层调速程序去控制电机的转速。

这是我的一个小模型角度反馈控制的效果。 大机器同样适用：

正是因为有了这项陀螺仪反馈的辅助控制， 我们的机器才能逃命打满3分钟啊。