转向驱动运动学

``SwerveDriveKinematics’’类是一个有用的工具，可在``ChassisSpeeds’’对象和几个``SwerveModuleState’’对象之间进行转换，该对象包转向驱动机器人的每个速度模块的速度和角度。

转向模块状态类

``SwerveModuleState’’类包含有关转向驱动单个模块的速度和角度的信息。 ``SwerveModuleState’’的构造函数接受两个参数，即车轮在模块上的速度和模块的角度。

备注

在Java中，轮子的速度必须以米/秒为单位。在C ++中，单位库可用于使用任何线速度单位提供速度。

备注

角度0对应于面向前方的模块。

构造运动学对象

``SwerveDriveKinematics’’类接受可变数量的构造函数参数，每个参数都是相对于机器人中心的转向模块的位置（作为``Translation2d’’。构造函数参数的数量与转向的数量相对应模块。

备注

转向驱动必须具有2个或更多模块。

备注

在C ++中，该类以模块数量为模板。因此，在将“ SwerveDriveKinematics”对象构造为类的成员变量时，必须将多个模块作为模板参数传入。例如，对于具有四个模块的典型转向驱动，运动学对象必须按以下方式构造：``frc :: SwerveDriveKinematics <4> m_kinematics {…}’’。

模块的位置必须相对于机器人的中心。正的x值表示朝着机器人的前端移动，而正的y值表示朝着机器人的左侧移动。

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
);

将底盘速度转换为模块状态

“toSwerveModuleStates（ChassisSpeeds speeds）”（Java）/ “ToSwerveModuleStates（ChassisSpeeds speeds）”（C ++）方法应用于将”ChassisSpeeds”对象转换为”SwerveModuleState”对象数组。在必须将前进速度，横向速度和角速度转换为单独的模块状态的情况下，使用此方法很有效。

该方法返回的数组中的元素与运动学对象的构造顺序相同。例如，如果运动学对象的构造顺序是前左模块位置、前右模块位置、后左模块位置和后右模块位置，那么数组中的元素将依次是前左模块状态、前右模块状态、后左模块状态和后右模块状态。

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];

模块角度优化

``SwerveModuleState’’类包含一个静态``optimize（）``（Java）/``Optimize（）``（C ++）方法，用于``优化’’给定``SwerveModuleState’’的速度和角度设定值``以最大程度减少航向的变化。例如，如果逆运动学中某个模块的角度设定点为90度，但是您当前的角度为-89度，则此方法将自动抵消模块设定点的速度并使角度设定点为-90度以减小距离模块必须行进。

该方法有两个参数：所需状态（通常从toSwerveModuleStates方法）和当前角度。它将返回新的优化状态，您可以将其用作反馈控制回路中的设定值。

JavaC++

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

定向驱动

:ref:`Recall<docs/software/kinematics-and-odometry/intro-and-chassis-speeds:从现场相关速度中创建ChassisSpeeds对象>`可以从一组所需的现场导向速度中创建``ChassisSpeeds``对象。这个功能可以用来从一组所需的定向驱动速度获得模块状态。

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);

使用自定义旋转中心

有时，对于某些规避操作，可能需要绕一个特定的角旋转。 WPILib也支持这种类型的行为。相同的ToSwerveSpeeds（）方法接受旋转中心的第二个参数（作为Translation2d）。就像轮子的位置一样，代表旋转中心的``Translation2d’’应该相对于机器人中心。

备注

由于所有机器人都是一个刚性框架，因此，从 “底盘速度 “对象中提供的 “vx “和 “vy “速度仍然适用于整个机器人。然而，来自``底盘速度``对象的``omega``将从旋转中心测量。

例如，可以将旋转中心设置在某个轮子上，如果提供的``ChassisSpeeds``对象的``vx``和``vy``为零，而``omega``非零，机器人就会出现围绕该特定的转向模块旋转。

将模块状态转换为底盘速度

人们还可以使用运动学对象将一个数组的``SwerveModuleState``对象转换为一个单一的``ChassisSpeeds``对象。使用``toChassisSpeeds(SwerveModuleState… states)``(Java)/``ToChassisSpeeds(SwerveModuleState… states)``(C++)方法可以实现这个目的。

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;