☠WEEDINATOR☠ Část 4: Geometrie diferenciálního řízení Kód: 3 kroky

2025 Autor: John Day | [email protected]. Naposledy změněno: 2025-01-23 14:38

Pokud máte čas sledovat výše uvedené video, všimnete si, že když se WEEDINATOR naviguje 3bodovou zatáčkou, každou chvíli se objeví podivné zvuky způsobené tím, že se motory na řízení zastaví. Motory se v podstatě zasekávají proti sobě, protože poloměr otáčení se liší zevnitř ven a vzdálenost, kterou kolo urazí, se liší podle stupně otáčení.

Geometrii zatáčky lze vypočítat načrtnutím přibližně 8 permutací zatáčky, přičemž uvedete příklady otáčení v různých úhlech na vnitřním kole od 0 (bez zatáčky) do 90 (plný zámek) stupňů. Zní to složitě?

Většina malých kolových robotů se nepokouší o nějaký sofistikovaný způsob řízení a velmi efektivně se spoléhá na to, že jednoduše změní relativní rychlost motorů na každé straně vozidla, což je téměř totéž, co když pásový bagr nebo nádrž funguje. To je skvělé, pokud nabíjíte válečnou zónu naplněnou kráterem a střílíte na všechno, co se hýbe, ale v klidném zemědělském prostředí je důležité co nejméně poškodit půdu a půdu, takže brusné kotouče tam a zpět proti sobě jsou nevhodný!

Většina aut a traktorů má velmi užitečnou pomůcku zvanou „Diferenciál“, kromě aut, která vidíte ve starých amerických filmech, kde můžete slyšet, jak pneumatiky pokaždé jdou za rohem jako bláznivé. Staví Američané stále auta takto? Pomocí WEEDINATOR můžeme naprogramovat diferenciál na hnací motory tak, že vypracujeme vzorec pro relativní rychlosti a úhly kol v jakémkoli konkrétním úhlu zatáčení. Stále to zní složitě?

Zde je rychlý příklad:

Pokud WEEDINATOR naviguje zatáčku a má vnitřní kolo pod úhlem 45 stupňů, vnější kolo NENÍ 45 stupňů, je to spíše 30 stupňů. Také vnitřní kolo se může otáčet rychlostí 1 km/h, ale vnější kolo bude výrazně rychlejší, spíše 1,35 km/h.

Krok 1: Nastavení geometrie

Na začátek je provedeno několik základních předpokladů:

• Podvozek se bude otáčet kolem jednoho ze zadních kol, jak ukazuje obrázek výše.
• Účinný střed kružnice otáčení se bude pohybovat po linii prodloužené ze středů dvou zadních kol v závislosti na úhlu zatáčení.
• Geometrie bude mít tvar sinusové křivky.

Krok 2: Změněné výkresy úhlů kol a poloměrů

Byl vytvořen výkres v plném měřítku předních kol a podvozku WEEDINATOR s 8 různými permutacemi vnitřního úhlu kola mezi 0 a 90 stupni a příslušnými středy otáčení byly zmapovány, jak je znázorněno na výše uvedených výkresech.

Efektivní poloměry byly změřeny z výkresu a vykresleny do grafu v aplikaci Microsoft Excel.

Byly vytvořeny dva grafy, jeden pro poměr náprav levého a pravého předního kola a druhý pro poměr dvou poloměrů pro každý konkrétní úhel otočení.

Pak jsem 'fudged' nahoru některé vzorce napodobit empirické výsledky založené na sinusové křivce. Jeden z fudgings vypadá takto:

speedRatio = (sin (vnitřní*1,65*pi/180) +2,7)/2,7; // vnitřní je vnitřní úhel otočení.

Křivky byly upraveny změnou hodnot zobrazených červeně v souboru aplikace Excel, dokud se křivky k sobě nehodily.

Krok 3: Kódování vzorců

Spíše než pokoušet se kódovat vzorce v jednom řádku, byly rozděleny do 3 fází, aby Arduino umožnilo správně zpracovat matematiku.

Výsledky jsou zobrazeny na displeji sériového portu a zkontrolovány naměřenými výsledky na výkresu měřítka.