草庐IT

三种常见的移动底盘运动学模型分析

K.Fire好好睡觉 2023-04-22 原文

目录

前言

一、四轮差速运动模型

二、麦克纳姆轮运动学模型

三、两轮差速运动学模型

总结


前言

现在大三暑假,开学就要着手准备毕设了,接手了实验室师兄的激光SLAM小车项目,先从下位机学起,争取把整个项目接受下来,有所收获有所创新。

这篇是在学习代码过程中,对四轮差速小车、麦克纳姆轮小车以及两轮差速小车运动学模型的学习总结。

一、四轮差速运动模型

 

符号说明:

在四轮差速模型中,前轮和后轮的速度是同步的,这里以底盘几何中心COG沿y轴方向上的点ICR作为整个底盘进行圆周运动时的圆心,ICR和COG的距离大小与圆周运动角速度大小有关。

公式推导:

绕圆心做圆周运动的物体,其线速度v、角速度w和圆周半径d满足w=v/d。因此可以建立底盘中的约束关系:

假设线与y轴的夹角为,可以对上式进行变形,结果如下所示:

刚体旋转时,各个位置的角速度与质心处的角速度是一样的,即四个轮子绕ICR旋转的角速度也是。按照上式推理,同样可以得到以下约束关系式:

同时,x轴和y轴上的投影长度满足下式关系:

当四轮差速底盘设定的左轮、游轮速度分别为,且前轮、后轮速度严格同步时,有下式所示关系:

综合上式可以得到以下结果:

将上式整理后,得到四轮差速底盘的前向运动学关系:

参考博客:移动机器人运动模型(两轮、四轮、麦克纳姆轮和概率运动)_anthony-36的博客-CSDN博客_移动机器人运动模型


二、麦克纳姆轮运动学模型

 已知车中心的xy方向线速度和角速度,可以计算出每个轮子的中心速度:

那么轮子中心的xy方向速度分量为:

根据轮子中心的速度,可以分解为沿辊子方向速度和垂直辊子方向速度,垂直辊子方向速度可以不记,是沿辊子方向的单位向量(投影),可以得到:

辊子方向与x轴方向夹角为45°,则单位向量可以表示为:

则有:

化简后得到:

然后从与地面接触的辊子速度到轮子线转速:

代入上述计算公式得:

 依次可得四个轮子的计算公式:

式中是车身横向距离和纵向距离的一半

参考博客:一文读懂麦克纳姆轮全向移动原理及剖析_苏守坤的博客-CSDN博客_麦克纳姆轮原理

在小车横向距离和纵向距离相近时,麦轮的运动学模型会退化成四轮差速小车的运动学模型,y方向的速度为0,相等,看一下公式就推出来了。


三、两轮差速运动学模型

运动特性为两轮差速驱动,其底部后方两个同构驱动轮的转动为其提供动力,前方的随动轮起支撑作用并不推动其运动,两轮差速驱动如下图所示。

 它的解算是要达到下图所示目的:

给定前进速度和角速度,计算出左右轮的速度。

根据高中所学的线速度角速度公式,可得:

参考博客:两轮差速机器人运动学模型_奔驰的战猪的博客-CSDN博客_两轮差速模型


总结

感谢CSDN各位大佬,让菜鸡又学到了知识

有关三种常见的移动底盘运动学模型分析的更多相关文章

  1. ruby-on-rails - Rails - 子类化模型的设计模式是什么? - 2

    我有一个模型:classItem项目有一个属性“商店”基于存储的值,我希望Item对象对特定方法具有不同的行为。Rails中是否有针对此的通用设计模式?如果方法中没有大的if-else语句,这是如何干净利落地完成的? 最佳答案 通常通过Single-TableInheritance. 关于ruby-on-rails-Rails-子类化模型的设计模式是什么?,我们在StackOverflow上找到一个类似的问题: https://stackoverflow.co

  2. ruby - 多次弹出/移动 ruby​​ 数组 - 2

    我的代码目前看起来像这样numbers=[1,2,3,4,5]defpop_threepop=[]3.times{pop有没有办法在一行中完成pop_three方法中的内容?我基本上想做类似numbers.slice(0,3)的事情,但要删除切片中的数组项。嗯...嗯,我想我刚刚意识到我可以试试slice! 最佳答案 是numbers.pop(3)或者numbers.shift(3)如果你想要另一边。 关于ruby-多次弹出/移动ruby​​数组,我们在StackOverflow上找到一

  3. ruby-on-rails - Rails - 一个 View 中的多个模型 - 2

    我需要从一个View访问多个模型。以前,我的links_controller仅用于提供以不同方式排序的链接资源。现在我想包括一个部分(我假设)显示按分数排序的顶级用户(@users=User.all.sort_by(&:score))我知道我可以将此代码插入每个链接操作并从View访问它,但这似乎不是“ruby方式”,我将需要在不久的将来访问更多模型。这可能会变得很脏,是否有针对这种情况的任何技术?注意事项:我认为我的应用程序正朝着单一格式和动态页面内容的方向发展,本质上是一个典型的网络应用程序。我知道before_filter但考虑到我希望应用程序进入的方向,这似乎很麻烦。最终从任何

  4. ruby-on-rails - 在混合/模块中覆盖模型的属性访问器 - 2

    我有一个包含模块的模型。我想在模块中覆盖模型的访问器方法。例如:classBlah这显然行不通。有什么想法可以实现吗? 最佳答案 您的代码看起来是正确的。我们正在毫无困难地使用这个确切的模式。如果我没记错的话,Rails使用#method_missing作为属性setter,因此您的模块将优先,阻止ActiveRecord的setter。如果您正在使用ActiveSupport::Concern(参见thisblogpost),那么您的实例方法需要进入一个特殊的模块:classBlah

  5. ruby-on-rails - 如何验证非模型(甚至非对象)字段 - 2

    我有一个表单,其中有很多字段取自数组(而不是模型或对象)。我如何验证这些字段的存在?solve_problem_pathdo|f|%>... 最佳答案 创建一个简单的类来包装请求参数并使用ActiveModel::Validations。#definedsomewhere,atthesimplest:require'ostruct'classSolvetrue#youcouldevencheckthesolutionwithavalidatorvalidatedoerrors.add(:base,"WRONG!!!")unlesss

  6. ruby-on-rails - form_for 中不在模型中的自定义字段 - 2

    我想向我的Controller传递一个参数,它是一个简单的复选框,但我不知道如何在模型的form_for中引入它,这是我的观点:{:id=>'go_finance'}do|f|%>Transferirde:para:Entrada:"input",:placeholder=>"Quantofoiganho?"%>Saída:"output",:placeholder=>"Quantofoigasto?"%>Nota:我想做一个额外的复选框,但我该怎么做,模型中没有一个对象,而是一个要检查的对象,以便在Controller中创建一个ifelse,如果没有检查,请帮助我,非常感谢,谢谢

  7. ruby-on-rails - 如何将验证与模型分开 - 2

    我有一些非常大的模型,我必须将它们迁移到最新版本的Rails。这些模型有相当多的验证(User有大约50个验证)。是否可以将所有这些验证移动到另一个文件中?说app/models/validations/user_validations.rb。如果可以,有人可以提供示例吗? 最佳答案 您可以为此使用关注点:#app/models/validations/user_validations.rbrequire'active_support/concern'moduleUserValidationsextendActiveSupport:

  8. ruby-on-rails - Rails 模型——非持久类成员或属性? - 2

    对于Rails模型,是否可以/建议让一个类的成员不持久保存到数据库中?我想将用户最后选择的类型存储在session变量中。由于我无法从我的模型中设置session变量,我想将值存储在一个“虚拟”类成员中,该成员只是将值传递回Controller。你能有这样的类(class)成员吗? 最佳答案 将非持久属性添加到Rails模型就像任何其他Ruby类一样:classUser扩展解释:在Ruby中,所有实例变量都是私有(private)的,不需要在赋值前定义。attr_accessor创建一个setter和getter方法:classUs

  9. ruby-on-rails - Rails - 从另一个模型中创建一个模型的实例 - 2

    我有一个正在构建的应用程序,我需要一个模型来创建另一个模型的实例。我希望每辆车都有4个轮胎。汽车模型classCar轮胎模型classTire但是,在make_tires内部有一个错误,如果我为Tire尝试它,则没有用于创建或新建的activerecord方法。当我检查轮胎时,它没有这些方法。我该如何补救?错误是这样的:未定义的方法'create'forActiveRecord::AttributeMethods::Serialization::Tire::Module我测试了两个环境:测试和开发,它们都因相同的错误而失败。 最佳答案

  10. ruby-on-rails - Ruby 中的内存模型 - 2

    ruby如何管理内存。例如:如果我们在执行过程中采用C程序,则以下是内存模型。类似于这个ruby如何处理内存。C:__________________|||stack|||------------------||||------------------|||||Heap|||||__________________|||data|__________________|text|__________________Ruby:? 最佳答案 Ruby中没有“内存”这样的东西。Class#allocate分配一个对象并返回该对象。这就是程序

随机推荐