# RT-Robot 设计说明

## 1 智能车体系结构

rt-robot 将智能车平台分为两个部分：车底盘和动力学模型

### 1.1 车底盘模块 (chassis)

车底盘模块的作用在于定义小车的底盘类型，例如有多少个可以控制的轮子、小车的长宽等物理属性、运动学模型。例如两轮的车底盘搭配两轮差分动力学模型，我们就得到了两轮差分驱动的小车。

车底盘模块下面又包括车轮 (wheel) 模块和动力学模型模块 (kinematics)。

#### 1.1.1 车轮模块 (wheel)

车轮模块需要实现一个能够闭环控制的车轮，因此需要用到电机、编码器和 闭环控制算法。

##### 1.1.1.1 电机模块 (motor)

电机模块需要为不同电机提供统一的接口，能够实现闭环电机转速控制，包括：

- 直流电机
- 舵机
- 步进电机
- CAN接口电机
- 直流无刷电机

##### 1.1.1.2 编码器模块 (encoder)

编码器模块需要为不同编码器提供统一的接口，能够测量得到当前电机的转速、运动方向等，包括：

- 单相编码器
- AB相编码器

##### 1.1.1.3 车轮速度闭环控制器模块 (e.g. PID)

控制器模块需要利用当前编码器测得的转速，和目标设定值，实现对电机的闭环控制，包括：

- 增量式PID
- 位置式PID

#### 1.1.2 动力学模型模块 (kinematics)

动力学模块包含各种小车物理学模型，需要实现小车运动速度 (Vx, Vy, w) 与不同电机转速 (rpm1, rpm2, rpm3, rpm4) 之间的双向切换，包括：

- 两轮差分驱动
- 四轮差分驱动
- 麦克纳姆轮驱动
- Ackerman模型

当前我们的小车坐标系定义如下：

![](./figures/coordinates.png)

除了全局坐标系外，我们定义了小车的前进方向为 Xr，与前进方向垂直的方向为 Yr，以小车车头逆时针旋转方向为旋转角速度 w 的正方向。