Uso de las clases de WPILib para conducir su robot

WPILib incluye muchas clases para ayudar a que su robot conduzca más rápido.

Chasis estándar

Robots con chasis diferencial

The wiring of a simple differential drive robot.

Estas bases de transmisión suelen tener dos o más ruedas en línea u omnidireccionales por lado (p. Ej., 6WD u 8WD) y también pueden conocerse como «skid-steer», «tank drive» o «West Coast Drive». La transmisión del kit de piezas es un ejemplo de transmisión diferencial. Estas transmisiones son capaces de conducir hacia adelante / hacia atrás y puede girar conduciendo los dos lados en direcciones opuestas causando que las ruedas patinen de lado. Estas transmisiones no son capaces de moverse de manera lateral.

Chasis mecanum

A four wheel Mecanum robot using the KOP chassis.

Chasis Mecanum es un método de conducción que utiliza ruedas especialmente diseñadas que permiten al robot conducir en cualquier dirección sin cambiar la orientación del robot. Un robot con una transmisión convencional (todas las ruedas apuntando en la misma dirección) debe girar en la dirección que se necesita conducir. Un robot mecanum puede moverse en cualquier dirección sin girar primero y se llama impulso holonómico. Las ruedas (que se muestran en este robot) tienen rodillos que causan las fuerzas de conducir para ser aplicado en un ángulo de 45 grados en lugar de en línea recta como en el caso de un accionamiento convencional.

Cuando se ve desde la parte superior, los rodillos de una transmisión mecanum deben formar un patrón de «X». Esto da como resultado los vectores de fuerza (al conducir la rueda hacia adelante) en las dos ruedas delanteras apuntando hacia adelante y hacia adentro y las dos ruedas traseras apuntando hacia adelante y hacia afuera. Girando las ruedas en diferentes direcciones, varios componentes de los vectores de fuerza se cancelan, lo que resulta en el movimiento deseado del robot. Un gráfico rápido de diferentes movimientos se proporciona a continuación, extraer los vectores de fuerza para cada uno de estos movimientos puede ayudar en entender cómo funcionan estas transmisiones. Variando las velocidades de las ruedas, además a la dirección, los movimientos se pueden combinar dando como resultado la traslación en cualquier dirección y rotación, simultáneamente.

Convenciones de clase de conducción

Inversión motora

As of 2022, the right side of the drivetrain is no longer inverted by default. It is the responsibility of the user to manage proper inversions for their drivetrain. Users can invert motors by calling setInverted()/SetInverted() on their motor objects.

JAVA

PWMSparkMax m_motorRight = new PWMSparkMax(0);

@Override
public void robotInit() {
   m_motorRight.setInverted(true);
}

C++

frc::PWMSparkMax m_motorLeft{0};

public:
 void RobotInit() override {
   m_motorRight.SetInverted(true);
 }

PYTHON

def robotInit(self):
    self.motorRight = wpilib.PWMSparkMax(0)
    self.motorRight.setInverted(True)

Cuadrar las entradas

Al conducir robots, a menudo es deseable manipular las entradas del joystick de modo que el robot tiene un control más fino a bajas velocidades mientras sigue usando el rango de salida completo. Una forma de lograr esto es al cuadrar la entrada del joystick y luego volver a aplicar el signo. Por defecto la Differential Drive class cuadrará las entradas. Si esto no se desea (por ejemplo, si pasa valores desde un PID Controller), utilice uno de los métodos de accionamiento con el parámetro squaredInputs y configúrelo en falso.

Deadband de entrada

Por defecto, la clase de Differential Drive aplica una banda muerta/deadband de entrada de 0.02. Esto significa que la entrada los valores con una magnitud inferior a 0.02 (después de cualquier cuadrado como se describe anteriormente) se establecerán en 0. En la mayoría de los casos, estas entradas pequeñas resultan del centrado imperfecto del joystick y no son suficientes para provocar el movimiento de la transmisión, la banda muerta ayuda a reducir el calentamiento innecesario del motor que puede resultar de aplicar estos pequeños valores a la transmisión. Para cambiar la banda muerta, use el método setDeadband().

Salida máxima

A veces, los drivers sienten que su tren motriz conduce demasiado rápido y quieren limitar la salida. Esto se puede lograr con el método setMaxOutput(). Esta salida máxima se multiplica por el resultado de las funciones de accionamiento anteriores, como entradas cuadradas y de banda muerta.

Motor Safety

Motor Safety es un mecanismo en WPILib que toma el concepto de un perro guardián/watchdog y lo rompe a un perro guardián/watchdog (temporizador de seguridad del motor) para cada actuador individual. Tenga en cuenta que este mecanismo de protección es adicional al System Watchdog que es controlado por la red Código de comunicaciones y FPGA y deshabilitará todas las salidas del actuador si no recibe un paquete de datos válido para 125 ms.

The purpose of the Motor Safety mechanism is the same as the purpose of a watchdog timer, to disable mechanisms which may cause harm to themselves, people or property if the code locks up and does not properly update the actuator output. Motor Safety breaks this concept out on a per actuator basis so that you can appropriately determine where it is necessary and where it is not. Examples of mechanisms that should have motor safety enabled are systems like drive trains and arms. If these systems get latched on a particular value they could cause damage to their environment or themselves. An example of a mechanism that may not need motor safety is a spinning flywheel for a shooter. If this mechanism gets latched on a particular value it will simply continue spinning until the robot is disabled. By default Motor Safety is enabled for DifferentialDrive and MecanumDrive objects and disabled for all other motor controllers and servos.

La característica de Seguridad del Motor opera manteniendo un temporizador que rastrea cuánto tiempo ha pasado desde que el método feed() ha sido llamado para ese actuador. El código en la clase Driver Station inicia una comparación de estos temporizadores con los valores de tiempo de espera para cualquier actuador con la seguridad activada cada 5 paquetes recibidos (100ms nominal). Los métodos set() de cada clase de controlador de motor y los métodos set() y setAngle() de la clase servo llaman a feed() para indicar que la salida del actuador ha sido actualizada.

The Motor Safety interface of motor controllers can be interacted with by the user using the following methods:

JAVA

m_motorRight.setSafetyEnabled(true);
m_motorRight.setSafetyEnabled(false);
m_motorRight.setExpiration(.1);
m_motorRight.feed()

C++

m_motorRight->SetSafetyEnabled(true);
m_motorRight->SetSafetyEnabled(false);
m_motorRight->SetExpiration(.1);
m_motorRight->Feed();

PYTHON

m_motorRight.setSafetyEnabled(True)
m_motorRight.setSafetyEnabled(False)
m_motorRight.setExpiration(.1)
m_motorRight.feed()

By default all Drive objects enable Motor Safety. Depending on the mechanism and the structure of your program, you may wish to configure the timeout length of the motor safety (in seconds). The timeout length is configured on a per actuator basis and is not a global setting. The default (and minimum useful) value is 100ms.

Convenciones del Eje

The drive classes use the NWU axes convention (North-West-Up as external reference in the world frame). The positive X axis points ahead, the positive Y axis points left, and the positive Z axis points up. We use NWU here because the rest of the library, and math in general, use NWU axes convention.

Joysticks follow NED (North-East-Down) convention, where the positive X axis points ahead, the positive Y axis points right, and the positive Z axis points down. However, it’s important to note that axes values are rotations around the respective axes, not translations. When viewed with each axis pointing toward you, CCW is a positive value and CW is a negative value. Pushing forward on the joystick is a CW rotation around the Y axis, so you get a negative value. Pushing to the right is a CCW rotation around the X axis, so you get a positive value.

Nota

See the Coordinate System section for more detail about the axis conventions and coordinate systems.

Uso de la clase MecanumDrive para controlar los robots Mecanum Drive

MecanumDrive es un método proporcionado para el control de transmisiones holonómicas con ruedas Mecanum, como el chasis del kit de piezas con el kit de actualización de la transmisión mecanum, como se muestra arriba. Crear una instancia de MecanumDrive es tan simple como esto:

JAVA

  private static final int kFrontLeftChannel = 2;
  private static final int kRearLeftChannel = 3;
  private static final int kFrontRightChannel = 1;
  private static final int kRearRightChannel = 0;

  @Override
  public void robotInit() {
    PWMSparkMax frontLeft = new PWMSparkMax(kFrontLeftChannel);
    PWMSparkMax rearLeft = new PWMSparkMax(kRearLeftChannel);
    PWMSparkMax frontRight = new PWMSparkMax(kFrontRightChannel);
    PWMSparkMax rearRight = new PWMSparkMax(kRearRightChannel);
    // Invert the right side motors.
    // You may need to change or remove this to match your robot.
    frontRight.setInverted(true);
    rearRight.setInverted(true);

    m_robotDrive = new MecanumDrive(frontLeft::set, rearLeft::set, frontRight::set, rearRight::set);
  }

C++

 private:
  static constexpr int kFrontLeftChannel = 0;
  static constexpr int kRearLeftChannel = 1;
  static constexpr int kFrontRightChannel = 2;
  static constexpr int kRearRightChannel = 3;

  frc::PWMSparkMax m_frontLeft{kFrontLeftChannel};
  frc::PWMSparkMax m_rearLeft{kRearLeftChannel};
  frc::PWMSparkMax m_frontRight{kFrontRightChannel};
  frc::PWMSparkMax m_rearRight{kRearRightChannel};
  frc::MecanumDrive m_robotDrive{
      [&](double output) { m_frontLeft.Set(output); },
      [&](double output) { m_rearLeft.Set(output); },
      [&](double output) { m_frontRight.Set(output); },
      [&](double output) { m_rearRight.Set(output); }};

  void RobotInit() override {
    // Invert the right side motors. You may need to change or remove this to
    // match your robot.
    m_frontRight.SetInverted(true);
    m_rearRight.SetInverted(true);
  }

PYTHON

    # Channels on the roboRIO that the motor controllers are plugged in to
    kFrontLeftChannel = 2
    kRearLeftChannel = 3
    kFrontRightChannel = 1
    kRearRightChannel = 0

    def robotInit(self):
        self.frontLeft = wpilib.PWMSparkMax(self.kFrontLeftChannel)
        self.rearLeft = wpilib.PWMSparkMax(self.kRearLeftChannel)
        self.frontRight = wpilib.PWMSparkMax(self.kFrontRightChannel)
        self.rearRight = wpilib.PWMSparkMax(self.kRearRightChannel)

        # invert the right side motors
        # you may need to change or remove this to match your robot
        self.frontRight.setInverted(True)
        self.rearRight.setInverted(True)

        self.robotDrive = wpilib.drive.MecanumDrive(
            self.frontLeft, self.rearLeft, self.frontRight, self.rearRight
        )

        self.stick = wpilib.Joystick(self.kJoystickChannel)

Modos de manejo mecanum

Nota

Las convenciones del eje de accionamiento son diferentes de las convenciones comunes del eje del joystick. Ver las convenciones del eje anteriores para más información.

La clase MecanumDrive contiene dos modos predeterminados diferentes para conducir los motores de su robot.

driveCartesian: los ángulos se miden en sentido horario desde el eje X positivo. La velocidad de los robots es independiente de su ángulo o velocidad de rotación.

drivePolar: los ángulos se miden en sentido antihorario desde el frente. La velocidad a que el robot conduce (traslación) es independiente de su ángulo o velocidad de rotación.

JAVA

public void teleopPeriodic() {
    // Drive using the X, Y, and Z axes of the joystick.
    m_robotDrive.driveCartesian(-m_stick.getY(), -m_stick.getX(), -m_stick.getZ());
    // Drive at 45 degrees relative to the robot, at the speed given by the Y axis of the joystick, with no rotation.
    m_robotDrive.drivePolar(-m_stick.getY(), Rotation2d.fromDegrees(45), 0);
}

C++

void TeleopPeriodic() override {
    // Drive using the X, Y, and Z axes of the joystick.
    m_robotDrive.driveCartesian(-m_stick.GetY(), -m_stick.GetX(), -m_stick.GetZ());
    // Drive at 45 degrees relative to the robot, at the speed given by the Y axis of the joystick, with no rotation.
    m_robotDrive.drivePolar(-m_stick.GetY(), 45_deg, 0);
}

PYTHON

def teleopPeriodic(self):
    // Drive using the X, Y, and Z axes of the joystick.
    self.robotDrive.driveCartesian(-self.stick.getY(), -self.stick.getX(), -self.stick.getZ())
    // Drive at 45 degrees relative to the robot, at the speed given by the Y axis of the joystick, with no rotation.
    self.robotDrive.drivePolar(-self.stick.getY(), Rotation2d.fromDegrees(45), 0)

Conducción con orientación del campo

Se puede suministrar un 4to parámetro al método driveCartesian(doble ySpeed, doble xSpeed, doble zRotation, doble gyroAngle), el ángulo devuelto por un sensor Gyro. Esto ajustará el valor de rotación suministrado. Esto es particularmente útil con mecanum drive dado que, a los efectos de la dirección, el robot realmente no tiene frente, parte posterior o laterales. Puede entrar cualquier dirección. Agregar el ángulo en grados desde un objeto giroscópico hará que el robot se mueva lejos de los conductores cuando el joystick se empuja hacia adelante, y hacia los conductores cuando se tira hacia ellos, independientemente de la dirección que esté mirando el robot.

El uso de la conducción orientada al campo a menudo hace que el robot sea mucho más fácil de conducir, especialmente en comparación con un sistema de accionamiento «orientado al robot» donde los controles se invierten cuando el robot se enfrenta a los conductores.

Solo recuerde obtener el ángulo giroscópico cada vez que se llame a driveCartesian().

Nota

A muchos equipos también les gusta ramificar las entradas de los mandos en el tiempo para promover una aceleración suave y reducir las sacudidas. Esto se puede conseguir con un Limitador de velocidad de giro.

Uso de las clases de WPILib para conducir su robot

Chasis estándar

Robots con chasis diferencial

Chasis mecanum

Convenciones de clase de conducción

Inversión motora

Cuadrar las entradas

Deadband de entrada

Salida máxima

Motor Safety

Convenciones del Eje

Uso de la clase DifferentialDrive para controlar robots de accionamiento diferencial

Multi-Motor DifferentialDrive

Modos de manejo

Uso de la clase MecanumDrive para controlar los robots Mecanum Drive

Modos de manejo mecanum

Conducción con orientación del campo