星慈光编程虫2号小车讲解第一篇--向前向后

麦克拉姆轮（Mecanum wheel）是一种特殊设计的轮子，常用于全向移动机器人。它的轮缘上安装有多个倾斜的辊子（通常呈45度角），这些辊子允许轮子在滚动时产生侧向力。通过独立控制每个轮子的旋转方向和速度，机器人可以实现复杂的运动，包括向前、向后、向左平移、向右平移以及旋转。下面小编将逐步解释如何实现这些基本运动。

基本概念

麦克拉姆轮通常安装在机器人的四个角落：前左轮（FL）、前右轮（FR）、后左轮（BL）、后右轮（BR）。
每个轮子的辊子角度决定了其力分解：当轮子旋转时，产生的力可以分解为纵向分量（沿机器人前进方向）和横向分量（垂直于前进方向）。
通过组合四个轮子的旋转，可以合成机器人的整体运动。运动方向由轮子速度向量控制，其中正速度表示轮子向前旋转（例如，顺时针），负速度表示向后旋转（逆时针）。

向前运动

原理：机器人向正前方移动时，需要所有轮子产生的纵向分量叠加，而横向分量相互抵消。
控制方式 ：
- 所有四个轮子以相同速度向前旋转（正速度）。
- 例如：（其中 v 是速度值）。
为什么有效：每个轮子的力分解中，纵向分量主导，横向分量由于对称布局而抵消，合力推动机器人向前。
简化公式 ：机器人的纵向速度与轮子速度成正比：其中 w 表示轮子角速度。

向后运动

原理：与向前运动相反，所有轮子向后旋转，纵向分量叠加向后。
控制方式 ：
- 所有四个轮子以相同速度向后旋转（负速度）。
- 例如：。
为什么有效：力分解中，纵向分量反向，横向分量抵消，机器人整体向后移动。
简化公式 ：纵向速度为负值。

旋转运动

顺时针旋转：左轮向前旋转（FL = +v, BL = +v），右轮向后旋转（FR = -v, BR = -v）。
逆时针旋转：左轮向后旋转（FL = -v, BL = -v），右轮向前旋转（FR = +v, BR = +v）。

代码

宏定义

cpp 复制代码

// M1
#define FR1 6
#define FR2 10
// M2
#define FL1  5
#define FL2  9
// M3
#define BR1  A5
#define BR2  11
// M4
#define BL1  A4
#define BL2  3

设置引脚 setup()函数

cpp 复制代码

  pinMode(FR1, OUTPUT);
  pinMode(FR2, OUTPUT);
  pinMode(FL1, OUTPUT);
  pinMode(FL2, OUTPUT);
  pinMode(BR1, OUTPUT);
  pinMode(BR2, OUTPUT);
  pinMode(BL1, OUTPUT);
  pinMode(BL2, OUTPUT);

辅助函数

up()

cpp 复制代码

void up() {
  digitalWrite(FR1, 0);
  digitalWrite(FR2, 1);
  digitalWrite(FL1, 0);
  digitalWrite(FL2, 1);
  digitalWrite(BR1, 0);
  digitalWrite(BR2, 1);
  digitalWrite(BL1, 0);
  digitalWrite(BL2, 1);
}

down()

cpp 复制代码

void down() {
  digitalWrite(FR1, 1);
  digitalWrite(FR2, 0);
  digitalWrite(FL1, 1);
  digitalWrite(FL2, 0);
  digitalWrite(BR1, 1);
  digitalWrite(BR2, 0);
  digitalWrite(BL1, 1);
  digitalWrite(BL2, 0);
}

1表示高电平，0表示低电平

完整代码：让小车不停向前移动5秒，向后移动5秒

cpp 复制代码

// M1
#define FR1 6
#define FR2 10
// M2
#define FL1  5
#define FL2  9
// M3
#define BR1  A5
#define BR2  1
// M4
#define BL1  A4
#define BL2  3
void setup() {
  pinMode(FR1, OUTPUT);
  pinMode(FR2, OUTPUT);
  pinMode(FL1, OUTPUT);
  pinMode(FL2, OUTPUT);
  pinMode(BR1, OUTPUT);
  pinMode(BR2, OUTPUT);
  pinMode(BL1, OUTPUT);
  pinMode(BL2, OUTPUT);
}

// 00停，01前，10退
void up() {
  digitalWrite(FR1, 0);
  digitalWrite(FR2, 1);
  digitalWrite(FL1, 0);
  digitalWrite(FL2, 1);
  digitalWrite(BR1, 0);
  digitalWrite(BR2, 1);
  digitalWrite(BL1, 0);
  digitalWrite(BL2, 1);
}
void down() {
  digitalWrite(FR1, 1);
  digitalWrite(FR2, 0);
  digitalWrite(FL1, 1);
  digitalWrite(FL2, 0);
  digitalWrite(BR1, 1);
  digitalWrite(BR2, 0);
  digitalWrite(BL1, 1);
  digitalWrite(BL2, 0);
}

void loop() {
  up();
  delay(5000);
  down();
  delay(5000);
}

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