电机里程计,你还有这些不知道的事儿?
2019-09-25 04:39:16

固然激光雷达在一定范围以内会纠正里程计的误差,但在某些特殊环境下(如雷达扫描的有效点较少时),里程计的筹办度还是会影响定位的效果。

是以,对于需要自立定位导航的服务机器人而言,电机里程计的精准度,往往是决定全部机器人定位精度的关键身分之一。

电机里程计

SDP Mini 里程计

里程计类型的选择:

常用的机器人底盘电机编码器按实现道理来分类,包括光电编码器及霍尔编码器;按照其编码方式分类,首要包括增量型和尽对型。对于基于slamware的机器人底盘来说,里程计的分辨率需要在1mm以下,且总误差最多不能超过5%,假如超过此数值,机器人将无法正常实现定位导航的功能。是以,无论选择哪种编码器,必须要达到其精度的要求。可以参考以下判定公式:

(2π/每转编码器脉冲数)×轮子半径≤0.001米

注:轮子半径单位为米

系统电机应对流程:

电机系统电机应对流程

(以两轮差动电机为例)

SLAMWARE Core 每间隔delta时间,会向底盘发送摆布轮的速度,向前为正,向后为负,即SET_BASE_MOTOR(0x40)。底盘会回复此时的摆布轮里程计的累计值,即GET_BASE_MOTOR_DATA(0x31)。

请重视,无论轮子向前活动或向后活动,里程计的度数均递增,由于SLAMWARE Core鄙人发速度时,已区分了向前还是向后。

SLAMWARE Core发送SET_BASE_MOTOR的请求报文为, 速度的单位为mm/s:

里程计代码示例详见:

SET_BASE_MOTOR

typedefstruct_base_set_motor_request

{

_s32 motor_speed_mm[4];

} __attribute__((packed)) base_set_motor_request_t;

对应下面的代码:

SET_BASE_MOTOR

caseSLAMWARECORECB_CMD_SET_BASE_MOTOR:

{

base_set_motor_request_t *ans_pkt = (base_set_motor_request_t *) request->payload;

if(!bumpermonitor_filter_motorcmd(ans_pkt->motor_speed_mm[0], ans_pkt->motor_speed_mm[1])) {

set_walkingmotor_speed(ans_pkt->motor_speed_mm[0], ans_pkt->motor_speed_mm[1]);

}

net_send_ans(channel, NULL, 0);

}

break;

底盘会通过响应GET_BASE_MOTOR_DATA, 将摆布轮的累计里程发给SLAMWARE Core,响应报文为,间隔单位为mm:

GET_BASE_MOTOR_DATA

typedefstruct_base_motor_status_response

{

_s32 motor_cumulate_dist_mm_q16[4];

} __attribute__((packed)) base_motor_status_response_t;

对应的代码:

GET_BASE_MOTOR_DATA

caseSLAMWARECORECB_CMD_GET_BASE_MOTOR_DATA:

{

base_motor_status_response_t ans_pkt;

memset(&ans_pkt, 0, sizeof(ans_pkt));

ans_pkt.motor_cumulate_dist_mm_q16[0] = (_s32) (cumulate_walkingmotor_ldist_mm());

ans_pkt.motor_cumulate_dist_mm_q16[1] = (_s32) (cumulate_walkingmotor_rdist_mm());

net_send_ans(channel, &ans_pkt, sizeof(base_motor_status_response_t));

}

break;

里程计部分代码示例:

每米编码器脉冲数ODOMETER_EST_PULSE_PER_METER,需要根据每转编码器脉冲数和轮子的直径来确定,公式如下:

每米编码器脉冲数=每转编码器脉冲数/(π×轮子直径)

注:轮子直径单位为米

Odometry

//每米编码器脉冲数

#define ODOMETER_EST_PULSE_PER_METER 6390UL

//行走电机速度控制频率:60hz

#define CONF_MOTOR_HEARTBEAT_FREQ 60

#define CONF_MOTOR_HEARTBEAT_DURATION (1000/(CONF_MOTOR_HEARTBEAT_FREQ))

/

*

* 刷新行走电机的里程数据函数

*/

staticvoid_refresh_walkingmotor_odometer(_u32 durationMs)

{

_u32 irqSave = enter_critical_section(); //临界资本保护

for(size_tcnt = 0; cnt < WALKINGMOTOR_CNT; ++cnt) {

_lastEncoderTicksDelta[cnt] = _encoderTicksDelta[cnt]; //获得delta时间内编码器的脉冲数

_motorAccumulatedTicks[cnt] += _encoderTicksDelta[cnt]; //获得累计编码器的脉冲数

_encoderTicksDelta[cnt] = 0;

}

leave_critical_section(irqSave);

if(durationMs == 0) //防止除零

durationMs = 1;

for(size_tcnt = 0; cnt < WALKINGMOTOR_CNT; ++cnt) { //根据delta的编码器数据计算这段时间内速度,即当前速度

_lastOdometerSpeedAbs[cnt] = (float) _lastEncoderTicksDelta[cnt] * (1000.0 / ODOMETER_EST_PULSE_PER_METER) * 1000.0 / durationMs;

}

}

/

*

* 计算左行走电机累计里程函数

* 单位:mm

*/

_u32 cumulate_walkingmotor_ldist_mm(void)

{

return(_motorAccumulatedTicks[WALKINGMOTOR_LEFT_ID] * 1000) / ODOMETER_EST_PULSE_PER_METER;

}

/

*

* 计算右行走电机累计里程函数

* 单位:mm

*/

_u32 cumulate_walkingmotor_rdist_mm(void)

{

return(_motorAccumulatedTicks[WALKINGMOTOR_RIGHT_ID] * 1000) / ODOMETER_EST_PULSE_PER_METER;

}

那么,对于里程计而言,我们该如何判定其定位数据是否精确呢?下面,就要借助可扩展的机器人治理与开发利用软件:Robo Studio

首先,先将筹办工作做好:

在调试之前,请找到一处合适测试的区域,该区域需有清楚的边界,比如,矩形的空房间。安装好Robo Studio,并连接上机器人(如SDP Mini)。Robo Studio下载链接及在线文档可至思岚官网下载安装。

利用Robo Studio调试里程计精确度测试方法:

调试里程计精确度测试方法

1.将机器人控制到离一面直墙若干米的位置,面朝直墙,如下图所示。

2.将之前建好的舆图清除掉,点击清空舆图,此时,机器人当前的区域会重建。当前区域重建好以后,可以点击暂停建图,停止舆图更新。最后,可以将暂停定位开启,开启后,将封闭激光定位,仅用里程计的数据来定位。

电机:调试里程计精确度测试方法

3.控制机器人向前朝墙活动,观察激光点是否和墙重合,假如和墙重合,证实里程计较为精确;

假如激光点超出墙,证实底盘上报的里程计数据要大于实际活动的间隔,里程计偏大。

假如激光点在墙以内,证实底盘上报的里程计数据要小于实际活动的间隔,里程计偏小。

假如激光点和墙重合,可以继续控制机器人倒退,摆布转动,看看激光点是否和四周环境匹配;

(作者:中国包装报)