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全向轮底盘因其自身独特优点在 RoboMaster 比赛中被广泛使用，为此我写了一份清晰明了、易上手、便于移植的全向轮底盘逆解算模块代码，希望能为他人提供一些帮助。这份代码有随动模式和小陀螺模式两种控制模式：随动模式的底盘跟随云台指向，底盘坐标系与云台坐标系保持一致；而小陀螺模式的底盘绕自身中心高速自旋，整车在云台坐标系下能完成平移运动，从而达到保证移动的前提下规避规避弹丸的作用。

开源链接

• GitHub 仓库 — https://github.com/Chenpengrong/rm-omni-chassis-inverse-kinematics
• Gitee 仓库 — https://gitee.com/chen-pengrong/rm-omni-chassis-inverse-kinematics

目录

• 文件结构
• 坐标系定义
• 底盘参数配置
• API 说明
  • Omni_Follow_IK - 随动模式
  • Omni_Spin_IK - 小陀螺模式
• 电机输出顺序
• 最后

文件结构

rm-omni-chassis-inverse-kinematics/ ├── Omni_IK.h # 头文件：结构体定义、函数声明 └── Omni_IK.c # 实现文件：两种模式的逆解算函数

坐标系定义

vx 与 vy 采用右手坐标系，并规定w以逆时针为正方向：

^ vx /_ w fl | fr \ \ vy / | \ \ <---------|--------- | \ | / / rl | rr / |

• vx：底盘前进方向（前）
• vy：底盘左方向（左）
• w：逆时针旋转角速度（正）
• fl：前左轮 (front left)
• fr：前右轮 (front right)
• rl：后左轮 (rear left)
• rr：后右轮 (rear right)

底盘参数配置

在Omni_IK.c中修改Omni_Chassis_Info结构体以适配你的底盘：

staticconstOmni_Chassis_Info_t Omni_Chassis_Info={.chassis_radius=0.2f,// 底盘半径 (m)，轮心到几何中心的水平距离.wheel_radius=0.152f,// 全向轮半径 (m).torque_ratio=(3591.0f/187.0f),// DJI M3508 电机减速比};

API 说明

Omni_Follow_IK - 随动模式

voidOmni_Follow_IK(floatvx,// 底盘坐标系 X 轴目标速度 (m/s)floatvy,// 底盘坐标系 Y 轴目标速度 (m/s)floatw,// 底盘坐标系目标旋转角速度 (rad/s)，需外部 PID 计算floatoutput[4]// 输出各轮电机目标角速度 (rad/s));

说明：由于底盘跟随云台指向，所以可以直接在底盘坐标系下进行逆解算。写入的参数w需要先通过一次位置环 PID 计算，使用小陀螺模式中的gimbal_angle - fixed_chassis_forward_angle来作为误差反馈。

逆解算公式：

v_front_left = -vx + vy + w * R v_front_right = vx + vy + w * R v_rear_left = -vx - vy + w * R v_rear_right = vx - vy + w * R

其中R = chassis_radius。

Omni_Spin_IK - 小陀螺模式

voidOmni_Spin_IK(floatvx,// 云台坐标系 X 轴目标速度 (m/s)floatvy,// 云台坐标系 Y 轴目标速度 (m/s)floatw,// 底盘坐标系目标旋转角速度 (rad/s)int16_tgimbal_encoder,// 云台当前编码器值，范围 [0，8191]int16_tfixed_chassis_forward_encoder,// 底盘正方向编码器值，固定值floatoutput[4]// 输出各轮电机目标角速度 (rad/s));

处理流程：

1. 计算云台与底盘正方向的编码器值差 relative_encoder = gimbal_encoder - fixed_chassis_forward_encoder
2. 将编码器值转换为角度 relative_angle = relative_encoder * (2.0f * 3.1415926f / 8191.0f)
3. 通过二维旋转矩阵将 (vx, vy) 变换到底盘坐标系 (vx_chassis, vy_chassis)

vx_chassis(即图中x') = vx(即图中x) * cos(β) - vy(即图中y) * sin(β) vy_chassis(即图中y') = vx(即图中x) * sin(β) + vy(即图中y) * cos(β)

4. 在底盘坐标系下执行四轮全向运动学逆解算

说明：gimbal_encoder是 yaw 轴电机的编码器当前值，是一个变量。而fixed_chassis_forward_encoder是底盘正方向所对应的 yaw 轴编码器的一个值，是一个固定值。这就需要根据你的实际安装情况来选取了，如果旋转矩阵不理解也没有关系，只要知道并且会用就可以。

电机输出顺序

output[4]数组的各元素对应的电机位置（需要根据你的实际安装位置修改）：

说明：这是根据我底盘上不同 ID 的电机的实际安装位置来选取的，一般一条 CAN 信息同时发送底盘的 4 个电机的数据，所以output[0]~output[3]分别对应着id = 1~id = 4。如果你的电机安装位置与我的不同，可以修改等号右边的变量，从而符合你实际的安装位置。

最后

如果这份代码对您有帮助，能不能给我点一个免费的赞，感谢您的帮助与支持！