WEEDINATOR☠ Parte 4: Codice della geometria dello sterzo differenziale: 3 passaggi

2024 Autore: John Day | [email protected]. Ultima modifica: 2024-01-30 10:04

Se hai il tempo di guardare il video sopra, noterai che ci sono alcuni strani rumori causati dai motori sullo sterzo che si bloccano di tanto in tanto mentre WEEDINATOR effettua una virata di 3 punti. I motori sono essenzialmente inceppati l'uno contro l'altro poiché il raggio di sterzata è diverso dall'interno verso l'esterno e la distanza percorsa dalla ruota è diversa per grado di sterzata.

La geometria della virata può essere elaborata disegnando circa 8 permutazioni della virata, fornendo esempi di virate ad angoli diversi sulla ruota interna da 0 (nessuna svolta) a 90 (completamente bloccato) gradi. Sembra complicato?

La maggior parte dei piccoli robot su ruote non tenta di avere alcun tipo di sterzo sofisticato e fa affidamento, in modo molto efficace, sulla semplice modifica della velocità relativa dei motori su ciascun lato del veicolo, che è praticamente la stessa di una scavatrice cingolata o di un carro armato lavori. Questo è fantastico se stai caricando su una zona di guerra piena di crateri sparando a tutto ciò che si muove, ma in un tranquillo ambiente agricolo è importante fare il minor danno possibile al suolo e al terreno in modo che le mole avanti e indietro l'una contro l'altra siano non appropriato!

La maggior parte delle auto e dei trattori ha un gadget molto utile chiamato 'Differenziale', tranne le auto che vedi nei vecchi film americani dove puoi sentire le gomme stridere come un matto ogni volta che girano un angolo. Gli americani costruiscono ancora auto così? Con WEEDINATOR, possiamo programmare il differenziale nei motori di azionamento elaborando la formula per le velocità relative e gli angoli delle ruote a qualsiasi particolare angolo di sterzata. Sembra ancora complicato?

Ecco un rapido esempio:

Se WEEDINATOR sta effettuando una virata e ha la ruota interna a 45 gradi, la ruota esterna NON è a 45 gradi, è più simile a 30 gradi. Inoltre, la ruota interna potrebbe girare a 1 km/ora, ma la ruota esterna sarà significativamente più veloce, più simile a 1,35 km/ora.

Passaggio 1: impostazione della geometria

Per cominciare si fanno alcune premesse di base:

• Il telaio ruoterà su una delle ruote posteriori come mostrato nel diagramma sopra.
• Il centro effettivo del cerchio di rotazione si sposterà lungo una linea estesa dai centri delle due ruote posteriori, a seconda dell'angolo di sterzata.
• La geometria assumerà la forma di una curva sinusoidale.

Passaggio 2: disegni in scala degli angoli e dei raggi delle ruote

È stato realizzato un disegno in scala reale delle ruote anteriori e del telaio WEEDINATOR con 8 diverse permutazioni dell'angolo interno delle ruote tra 0 e 90 gradi e i rispettivi centri di sterzata sono stati mappati come mostrato nei disegni sopra.

I raggi effettivi sono stati misurati dal disegno e tracciati su un grafico in Microsoft Excel.

Sono stati prodotti due grafici, uno del rapporto tra gli assi della ruota anteriore sinistra e destra e un altro per il rapporto dei due raggi per ogni particolare angolo di sterzata.

Ho quindi "aggiustato" alcune formule per imitare i risultati empirici basati su una curva sinusoidale. Uno dei fudges assomiglia a questo:

speedRatio= (sin(inner*1.65*pi/180)+2.7)/2.7; // inner è l'angolo di virata interno.

Le curve sono state modificate modificando i valori mostrati in rosso nel file excel fino a quando le curve non si adattavano.

Passaggio 3: codifica delle formule

Piuttosto che provare a codificare le formule in una riga, sono state suddivise in 3 fasi per consentire ad Arduino di elaborare correttamente la matematica.

I risultati vengono visualizzati nel display della porta seriale e verificati con i risultati misurati sul disegno in scala.