差速底盘的运动学及动力学模型

索旭东

发布于 2026-01-20 14:56:29

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一、差速底盘基础概念

1.1 什么是差速底盘？

差速底盘有两个独立驱动的轮子（左右各一），通过调节两个轮子的速度差来实现：

直线运动：两轮速度相同
转向运动：两轮速度不同
原地旋转：两轮速度大小相等、方向相反

常见于扫地机器人、AGV小车、教育机器人等。

二、运动学模型

2.1 从轮速到底盘运动

# 关键参数
wheel_radius = 0.05      # 轮子半径（米）
wheel_distance = 0.30    # 两轮间距（米）

# 已知：左轮速度v_left，右轮速度v_right（单位：米/秒）
# 计算底盘运动：
def wheel_to_chassis(v_left, v_right):
    # 底盘线速度（前进速度）
    v = (v_right + v_left) / 2

    # 底盘角速度（旋转速度）
    omega = (v_right - v_left) / wheel_distance

    return v, omega

2.2 从底盘运动到轮速

# 已知：期望的线速度v_desired，角速度omega_desired
# 计算需要的轮速：
def chassis_to_wheel(v_desired, omega_desired):
    # 计算轮速
    v_right = v_desired + (omega_desired * wheel_distance) / 2
    v_left = v_desired - (omega_desired * wheel_distance) / 2

    return v_left, v_right

三、动力学模型

3.1 电机特性

电机输入（PWM占空比） → 电机转速 → 轮子转速 → 底盘运动

3.2 动力学关系（简化的比例模型）

# 电机参数
max_rpm = 200           # 电机最大转速（转/分钟）
gear_ratio = 30         # 减速比
max_pwm = 255           # PWM最大值

# 转速到PWM的映射
def rpm_to_pwm(rpm_target):
    # 计算电机轴转速（考虑减速比）
    motor_rpm_target = rpm_target * gear_ratio

    # 线性映射到PWM（实际中可能需要更复杂的模型）
    pwm_value = (motor_rpm_target / max_rpm) * max_pwm

    # 限制范围
    return max(-max_pwm, min(max_pwm, pwm_value))

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原始发表：2026-01-06，如有侵权请联系 cloudcommunity@tencent.com 删除

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