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這個(gè)問題做過智能小車的都應(yīng)該遇到過，因?yàn)樵谀壳暗闹悄苄≤囍校罘烛?qū)動(dòng)仍是主流。
所謂“差分驅(qū)動(dòng)”，就是左、右輪分別用電機(jī)驅(qū)動(dòng)，通過改變兩個(gè)電機(jī)的轉(zhuǎn)速實(shí)現(xiàn)小車前進(jìn)和轉(zhuǎn)向。
“小車走不直”的癥結(jié)也正是緣于此！
因?yàn)閮蓚�(gè)電機(jī)驅(qū)動(dòng)的差異性，導(dǎo)致兩個(gè)輪子轉(zhuǎn)速不同，就使得小車本該直線行駛的軌跡發(fā)生偏移，也就是俗稱的“走不直”。
首先，明確一點(diǎn)：兩個(gè)電機(jī)驅(qū)動(dòng)特性完全相同幾乎是不可能的，尤其是在做智能小車這個(gè)層次的投入上。除了電機(jī)的特性差異外，減速機(jī)構(gòu)的差異，以及運(yùn)轉(zhuǎn)過程中的擾動(dòng)，如輪子瞬間打滑、有微小的障礙物等因素，都會(huì)導(dǎo)致左右輪不同速，從而“走偏”。
而且，這是開環(huán)控制無法消除的！因?yàn)樯鲜鰯_動(dòng)不論是程度、還是出現(xiàn)與否，都是隨機(jī)的。所以，要想走直，只有引入閉環(huán)控制，即找到參照物，根據(jù)與參照物的偏差進(jìn)行修正，從而保證小車走直線。
尤其是差分驅(qū)動(dòng)的小車，舵機(jī)轉(zhuǎn)向方式的小車（類似于汽車）略為好些，但也存在，只是原因不同，舵機(jī)控制不是絕對(duì)連續(xù)的，存在死區(qū)，也就是說，靠控制很難保證正中，微小的偏差角，通過長距離的行走必然會(huì)顯現(xiàn)。此問題隨舵機(jī)的精度而減小，但很難消除。
和開車類似，如果閉上眼，即便把方向盤調(diào)正，也很難保持長距離走直線。必須通過眼睛得到偏差，通過手轉(zhuǎn)動(dòng)方向盤修正，才可以走直線。
至此，得到一個(gè)結(jié)論：要想小車走直線，必須引入閉環(huán)控制。
至于用何種方式得到偏差，不是本文所討論的內(nèi)容，此處只略微探討一下。
獲取偏差有相對(duì)的和絕對(duì)的兩種，所謂相對(duì)，即參照系和小車相關(guān)，或者說在小車上。所謂絕對(duì)的是指參照系在小車外，不受小車運(yùn)動(dòng)影響。相對(duì)而言，絕對(duì)參照系容易做好，但需要外部配合。相對(duì)參照系屬于小車，做好較難，但由于不受制于環(huán)境，有其優(yōu)勢(shì)。選擇哪種方式取決于小車的需求。
一定有人會(huì)問：同樣是差分驅(qū)動(dòng)，為什么有的小車就走得很直？
下面就討論一下小車結(jié)構(gòu)對(duì)此的影響。
差分驅(qū)動(dòng)小車常見的有如下幾種：
分別分析一下上述四種模式，其發(fā)生偏向時(shí)小車的受力情況：
1 號(hào)車：當(dāng)驅(qū)動(dòng)輪運(yùn)動(dòng)偏差帶來轉(zhuǎn)向時(shí)，導(dǎo)向輪需要做軸向移動(dòng)，如果所用輪子是萬向輪，則會(huì)轉(zhuǎn)向?yàn)閺较蜻\(yùn)動(dòng)，無阻力，很容易偏向。如是球形輪，阻力也很小，同樣易于偏向。只有使用定向輪，其軸向移動(dòng)阻力很大，導(dǎo)致偏向的力被抵消或減弱，從而使小車易于走直，但代價(jià)是轉(zhuǎn)向也不靈活，尤其地面阻力很大時(shí)。
2 號(hào)車：道理和1號(hào)車類似，但有幾點(diǎn)差別，其一：由于這樣布置，導(dǎo)向輪作為支點(diǎn)通常不會(huì)同時(shí)受力，有些像蹺蹺板，任意時(shí)刻只有一個(gè)受力，相對(duì)于1號(hào)車導(dǎo)向輪的垂直壓力要小，因此其運(yùn)動(dòng)阻力就小，抵御偏向的能力也就弱。 其二：由于導(dǎo)向輪距離驅(qū)動(dòng)輪肯定比1號(hào)車近，阻止偏向的力矩也小于1號(hào)車，所以相對(duì)于1號(hào)車，2號(hào)車更容易偏向。
3 號(hào)車：和1號(hào)車相比，其存在2個(gè)導(dǎo)向輪，通常這類結(jié)構(gòu)的導(dǎo)向輪不會(huì)用萬向輪和球形支點(diǎn)，多數(shù)使用定向輪，2個(gè)定向輪的軸向阻力肯定大于1個(gè)，所以這個(gè)結(jié)構(gòu)很容易走直線，但其轉(zhuǎn)向就很困難了，讓其走一個(gè)流暢的弧線幾乎是不可能的。
4 號(hào)車：和三號(hào)的差別在于4個(gè)都是主動(dòng)輪，導(dǎo)致轉(zhuǎn)向的中心從后輪移至小車中心，其偏向阻力和3號(hào)車一樣，只是由于中心變化，導(dǎo)致偏向阻力矩減小，從這點(diǎn)上看，應(yīng)該比3號(hào)容易偏向，但由于4個(gè)都是驅(qū)動(dòng)，其偏差更為離散，不一定是同側(cè)的偏差方向一致，所以應(yīng)該是很難偏向，走直線應(yīng)該容易。但和3號(hào)車一樣，轉(zhuǎn)向不會(huì)流暢，尤其是地面摩擦力較大時(shí)。
“不幸”的是，四代圓夢(mèng)小車就是最易偏向的 2 號(hào)車結(jié)構(gòu)，且由于體積小，結(jié)構(gòu)對(duì)稱，2 個(gè)不利因素都被放大了。所以，要控制好需要一些水平，幾乎和做兩輪平衡車一樣。但作為學(xué)習(xí)應(yīng)該是件好事，它能給你足夠的發(fā)揮空間。
綜上所述：小車的結(jié)構(gòu)也會(huì)影響其走直線的偏差，可以根據(jù)需求選擇合適的結(jié)構(gòu)，以降低小車的控制難度。 |
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