移动机器人的底盘是其移动能力的基础。本文详细介绍差速驱动和全向驱动的控制原理与实现方法。

一、差速驱动

　　两个独立驱动的轮子（左右各一），加上一个或多个万向轮。通过左右轮速度差实现转向。

　　运动学模型：

　　线速度 V = (Vr + Vl) / 2

　　角速度 ω = (Vr - Vl) / L （L为轮距）

　　从线速度角速度反推轮速：

　　Vr = V + ω * L / 2

　　Vl = V - ω * L / 2

// 差速底盘运动学解算
void diffDrive(float linearVel, float angularVel, float wheelBase,
               float *leftSpeed, float *rightSpeed) {
  *rightSpeed = linearVel + angularVel * wheelBase / 2.0;
  *leftSpeed  = linearVel - angularVel * wheelBase / 2.0;
}

二、麦克纳姆轮全向驱动

　　四个麦克纳姆轮可以实现全向移动，运动学解算见智能小车栏目的相关文章。这里的要点是做好四个轮子的速度PID闭环控制。

三、里程计计算

　　通过编码器脉冲数计算机器人的位置和朝向（航位推算）：

// 里程计更新
void updateOdometry(float leftDelta, float rightDelta, float wheelBase,
                    float *x, float *y, float *theta) {
  float d = (leftDelta + rightDelta) / 2.0;  // 前进距离
  float dTheta = (rightDelta - leftDelta) / wheelBase;  // 转角
  
  *theta += dTheta;
  *x += d * cos(*theta);
  *y += d * sin(*theta);
}

　　里程计有累积误差，长时间运行会偏离实际位置。配合IMU（惯性测量单元）和GPS进行传感器融合可以抑制误差。

四、ROS2底盘控制器

　　在ROS2中，使用diff_drive_controller或omni_drive_controller可以快速实现标准底盘控制。只需提供编码器数据和电机PWM接口，ROS会处理运动学解算。

五、常见问题

　　Q：底盘走走不了直线？ A：必须用编码器PID闭环，开环控制下左右电机微小转速差异就会导致偏航。

　　Q：地面打滑导致定位不准？ A：打滑时编码器脉冲数和实际位移不匹配。可以加IMU用卡尔曼滤波融合多传感器数据。