Swerve Drive Kinematiği

`` SwerveDriveKinematics`` sınıfı, bir `` ChassisSpeeds`` nesnesi ile bir swerve sürücü robotunun her bir dönüş modülü için hızları ve açıları içeren birkaç `` SwerveModuleState`` nesnesi arasında dönüşüm sağlayan kullanışlı bir araçtır.

Swerve modülü durum sınıfı

SwerveModuleState sınıfı, bir swerve sürücüsünün tekil modülünün hızı ve açısı hakkında bilgi içerir. Bir SwerveModuleState in constructor’ı iki argüman alır: modüldeki çarkın hızı ve modülün açısı.

Not

Java’da, tekerleğin hızı saniyede metre cinsinden olmalıdır. C++ ‘da, units-birimler kitaplığı herhangi bir doğrusal hız birimi kullanılarak hızı sağlamak için kullanılabilir.

Not

0 açı, öne bakan modüllere karşılık gelir.

Kinematik Nesnesinin Oluşturulması

SwerveDriveKinematics sınıfı, değişken sayıda yapıcı argümanı kabul eder, her argüman robot merkezine göre bir swerve modülünün konumu olur (Translation2d olarak. Constructor argümanlarının sayısı, swerve modüllerinin sayısına karşılık gelir.

Not

Swerve sürücüsünün 2 veya daha fazla modülü olmalıdır.

Not

C++ ‘da, sınıf modül sayısına göre şablonlanır. Bu nedenle, bir sınıfın üye değişkeni olarak bir SwerveDriveKinematics nesnesi oluştururken, modül sayısı bir şablon argümanı olarak iletilmelidir. Örneğin, dört modüllü tipik bir swerve sürücü için kinematik nesnesi şu şekilde oluşturulmalıdır: frc:: SwerveDriveKinematics<4> m_kinematics{...}.

Modüllerin konumları, robotun merkezine göre olmalıdır. Pozitif x değerleri robotun önüne doğru hareket etmeyi temsil ederken, pozitif y değerleri robotun soluna doğru hareket etmeyi temsil eder.

JavaC++

// Locations for the swerve drive modules relative to the robot center.
Translation2d m_frontLeftLocation = new Translation2d(0.381, 0.381);
Translation2d m_frontRightLocation = new Translation2d(0.381, -0.381);
Translation2d m_backLeftLocation = new Translation2d(-0.381, 0.381);
Translation2d m_backRightLocation = new Translation2d(-0.381, -0.381);

// Creating my kinematics object using the module locations
SwerveDriveKinematics m_kinematics = new SwerveDriveKinematics(
  m_frontLeftLocation, m_frontRightLocation, m_backLeftLocation, m_backRightLocation
);

Şase hızlarını modül durumlarına dönüştürme

toSwerveModuleStates(ChassisSpeeds hızları) (Java) / toSwerveModuleStates (ChassisSpeeds hızları) (C ++) yöntemi, bir ChassisSpeeds nesnesini SwerveModuleState nesnelerinden oluşan bir diziye dönüştürmek için kullanılmalıdır. Bu, ileri hız, yan hız ve açısal hızı ayrı modül durumlarına dönüştürmeniz gereken durumlarda kullanışlıdır.

Bu yöntemle döndürülen dizideki öğeler, kinematik nesnesinin oluşturulduğu sırayla aynıdır. Örneğin, kinematik nesnesi ön sol modül konumu, ön sağ modül konumu, arka sol modül konumu ve bu sırayla sağ arka modül konumu ile oluşturulmuşsa, dizideki öğeler ön sol modül durumu, ön bu sırayla sağ modül durumu, arka sol modül durumu ve arka sağ modül durumu olacaktır.

JavaC++

// Example chassis speeds: 1 meter per second forward, 3 meters
// per second to the left, and rotation at 1.5 radians per second
// counterclockwise.
ChassisSpeeds speeds = new ChassisSpeeds(1.0, 3.0, 1.5);

// Convert to module states
SwerveModuleState[] moduleStates = kinematics.toSwerveModuleStates(speeds);

// Front left module state
SwerveModuleState frontLeft = moduleStates[0];

// Front right module state
SwerveModuleState frontRight = moduleStates[1];

// Back left module state
SwerveModuleState backLeft = moduleStates[2];

// Back right module state
SwerveModuleState backRight = moduleStates[3];

Modül açısı optimizasyonu

Başlıktaki değişikliği en aza indirmek için. SwerveModuleState sınıfı, belirli bir SwerveModuleState in hız ve açı ayar noktasını “optimize etmek” için kullanılan statik bir``optimize()`` (Java) / Optimize() (C++) yöntemini içerir. Örneğin, belirli bir modülün ters kinematikten açısal set noktası 90 derece ise, ancak mevcut açınız -89 derecedir, bu yöntem modülün ayar noktasının hızını otomatik olarak geçersiz kılar ve modülün gitmesi gereken mesafeyi azaltmak için açısal ayar noktasını -90 derece yapar.

Bu yöntem iki parametre alır: istenen durum (genellikle toSwerveModuleStates metodundan) ve geçerli açı. Geri bildirim kontrol döngünüzde ayar noktası olarak kullanabileceğiniz yeni optimize edilmiş durumu döndürecektir.

JavaC++

var frontLeftOptimized = SwerveModuleState.optimize(frontLeft,
   new Rotation2d(m_turningEncoder.getDistance()));

Field-oriented / Saha-odaklı sürüş

Recall bir ChassisSpeeds nesnesinin istenen saha odaklı hızlardan oluşturulabileceğini hatırlayın. Bu özellik, istenen saha odaklı hızlardan modül durumlarını elde etmek için kullanılabilir.

JavaC++

// The desired field relative speed here is 2 meters per second
// toward the opponent's alliance station wall, and 2 meters per
// second toward the left field boundary. The desired rotation
// is a quarter of a rotation per second counterclockwise. The current
// robot angle is 45 degrees.
ChassisSpeeds speeds = ChassisSpeeds.fromFieldRelativeSpeeds(
  2.0, 2.0, Math.PI / 2.0, Rotation2d.fromDegrees(45.0));

// Now use this in our kinematics
SwerveModuleState[] moduleStates = kinematics.toSwerveModuleStates(speeds);

Özel döndürme merkezlerini kullanma

Bazen, belirli kaçamak manevralar için belirli bir köşenin etrafında dönmek istenebilir. Bu tür davranış WPILib sınıfları tarafından da desteklenir. Aynı `` ToSwerveModuleStates ()`` yöntemi, dönüş merkezi için ikinci bir parametre kabul eder (`` Translation2d`` olarak). Tıpkı tekerlek konumlarında olduğu gibi, dönme merkezini temsil eden `` Translation2d`` de robot merkezine göre olmalıdır.

Not

Tüm robotlar sabit bir çerçeve olduğundan, ChassisSpeeds nesnesinden sağlanan vx ve vy hızları, robotun tamamı için geçerli olmaya devam edecektir. Bununla birlikte, ChassisSpeeds nesnesindeki omega, dönüş merkezinden ölçülecektir.

Örneğin, belirli bir modülde dönme merkezi ayarlanabilir ve sağlanan ChassisSpeeds nesnesinin bir vx ve vy si sıfır ve sıfır olmayan bir omega ise robot, söz konusu dönüş modülü etrafında dönüyormuş gibi görünecektir.

Modül durumlarını şase hızlarına dönüştürme

Bir SwerveModuleState nesnesi dizisini tekil bir ChassisSpeeds nesnesine dönüştürmek için kinematik nesnesi de kullanılabilir. Bunu başarmak için toChassisSpeeds(SwerveModuleState ... states) (Java) / ToChassisSpeeds(SwerveModuleState ... states) (C ++) yöntemi kullanılabilir.

JavaC++

// Example module states
var frontLeftState = new SwerveModuleState(23.43, Rotation2d.fromDegrees(-140.19));
var frontRightState = new SwerveModuleState(23.43, Rotation2d.fromDegrees(-39.81));
var backLeftState = new SwerveModuleState(54.08, Rotation2d.fromDegrees(-109.44));
var backRightState = new SwerveModuleState(54.08, Rotation2d.fromDegrees(-70.56));

// Convert to chassis speeds
ChassisSpeeds chassisSpeeds = kinematics.toChassisSpeeds(
  frontLeftState, frontRightState, backLeftState, backRightState);

// Getting individual speeds
double forward = chassisSpeeds.vxMetersPerSecond;
double sideways = chassisSpeeds.vyMetersPerSecond;
double angular = chassisSpeeds.omegaRadiansPerSecond;