ドキュメント実験2：四輪メカナムホイールカーの速度PID制御
実験の目的：
- モーターのPIDを応用し、複数のモーターの速度を同時に制御します。2. 四輪全方向メカナムホイールシャーシの基本的な運動制御（前進・後退・左平行移動・右平行移動）を習得します。
基本的な運動原理：
四輪全方向メカナムホイールシャーシは全方向への平行移動が可能で、そのためには各ホイールの回転方向を制御する必要があります。シャーシの移動方向と各ホイールの回転方向の関係は以下のとおりです。
| 前進 | 後退 |
| 右平行移動 | 左平行移動 |
| その場で左旋回 | その場で右旋回 |
ハードウェアの準備：
Arduino mega2560 メインボード * 1、uni mega2560 拡張ボード * 1、USBケーブル（Type-B）* 1、3S電池ボックス * 1、リチウム電池 * 3、エンコーダ付きモーター 30*4、エンコーダモーターケーブル（2.0→2.54）*4
試作構成：
実験7 サスペンション付き長方形フレームと四輪駆動全方向メカナムホイール駆動シャーシの構造設計
回路接続
ハードウェアモジュール
ヒント：ハードウェアモジュールの使用説明
Uni Mega2560 拡張ボード ユーザーガイド[V1.1]
ピン配置
| シャーシ | mega2560 拡張ボード |
|---|---|
| 車体の左前輪 | M1 |
| 車体の右前輪 | M2 |
| 車体の左後輪 | M3 |
| 車体の右後輪 | M4 |
各駆動輪の番号：
実機配線
ソフトウェアの実装：
ソースコードとライブラリのダウンロード
ソースコードリンク：（HumansX サポートより提供） AE /3.PID%E5%BC%80%E6%BA%90%E9%A1%B9%E7%9B% AE /2.%E5%9B%9B%E8%BD% AE %E9%BA%A6%E5%85%8B%E7%BA%B3%E5%A7%86%E8%BD% AE %E5%B0%8F%E8%BD%A6%E9%80%9F%E5%BA%A6PID%E6%8E%A7%E5%88%B6
ライブラリリンク：（HumansX サポートより提供）
ライブラリファイルのインポート：
インポートが必要なライブラリ：Unirobot_Mega_V1.2
プログラムコード：
mac_car_vel_test.ino がメインプログラムです。プロジェクトの完全なコードは（ソースコードリンク）からダウンロードしてください。
/***************************************************************************
编程环境：----------
软件:Arduino2.3.4
实验目的：-----------
本实验使用的编码电机速度范围为 (-1.0 ~ 1.0) 米/s
-1.0 ~ 0: 电机反转，并且速度由最快到停止
0 ~ 1.0 ：电机正转，并且速度由停止到速度最快
实验现象：-----------
实现小车前进，后退，左转，右转，左平移，右平移，停止。
最终的实验效果，小车在地面上画矩形
实验接线简略图：----------
车头
M1________________M2
| |
| Car |
| |
|________________|
M3 M4
车尾
.__________________________________________________________________________________________
| 丝印标签 |对应程序标签| 对应Mega2560引脚号 \
|_____________|___________|_________________________________________________________________|
| M1 | 1 |电机方向1:36 电机方向2:37 电机pwm:8 编码器A相:18 编码器B相:32 |
| M2 | 2 |电机方向1:A2 电机方向2:A3 电机pwm:5 编码器A相:19 编码器B相:38 |
| M3 | 3 |电机方向1:35 电机方向2:34 电机pwm:12 编码器A相:3 编码器B相:33 |
| M4 | 4 |电机方向1:42 电机方向2:43 电机pwm:9 编码器A相:2 编码器B相:39 |
`￣￣￣￣￣￣￣￣￣￣￣￣￣￣￣￣￣￣￣￣￣￣￣￣￣￣￣￣￣￣￣￣￣￣￣￣￣￣￣￣￣￣￣￣￣￣￣￣￣￣
库函数版本号:1.2
data：2025.8.18
****************************************************************************/
#include "uni_motor.h"
#define BORD_RATE 115200 //设定串口波特率为115200
UNI_MOTOR motor1(1); //声明编码电机M1对象
UNI_MOTOR motor2(2); //声明编码电机M2对象
UNI_MOTOR motor3(3); //声明编码电机M3对象
UNI_MOTOR motor4(4); //声明编码电机M4对象
float target_vel = -0.2; //单位是米/秒
/*********************************************************
使用枚举类型定义小车工作状态
Forward:前进 Back:后退 Turnleft:左转 Turnright:右转
Transleft: 左平移 Transright:右平移 Stop:停止
*/
enum{Forward=1,Back,Turnleft,Turnright,Transleft,Transright,Stop};
void setup() {
delay(500);
Serial.begin(BORD_RATE); //打开串口，并设置串口波特率
Serial.println("begin");
motor1.init(); //m1电机初始化
motor2.init(); //m2电机初始化
motor3.init(); //m3电机初始化
motor4.init(); //m4电机初始化
//小车运动测试
motor_move(Transright, 2300);//小车右平移2300毫秒
motor_move(Stop, 1200); //小车停止1200毫秒
motor_move(Forward, 2000); //小车前进2000毫秒
motor_move(Stop, 1200); //小车停止1200毫秒
motor_move(Transleft, 2200); //小车左平移2200毫秒
motor_move(Stop, 1200); //小车停止1200毫秒
motor_move(Back, 2500); //小车后退2500毫秒
motor_move(Stop, 1200); //小车停止1200毫秒
}
void loop() {
}
//更新四个编码电机状态函数
void motor_update(){
motor1.update(); //更新编码电机1的位置
motor2.update(); //更新编码电机2的位置
motor3.update(); //更新编码电机3的位置
motor4.update(); //更新编码电机4的位置
delay(10);
}
/****************************************************************************
小车转动函数
motor_move(Forward, 2000); //小车前进2000毫秒
motor_move(Back, 2500); //小车后退2500毫秒
motor_move(Turnleft, 1800); //小车左转1800毫秒
motor_move(Turnright,3200); //小车右转3200毫秒
motor_move(Transleft, 2200); //小车左平移2200毫秒
motor_move(Transright, 2300);//小车右平移2300毫秒
motor_move(Stop, 1200); //小车停止1200毫秒
*/
void motor_move(uint8_t car_mode, unsigned long action_delay){
unsigned long time_now = millis();
switch(car_mode){
//小车前进，前进 action_delay 毫秒
case Forward:
while( (millis() - time_now) < action_delay ){
motor1.set_vel(-target_vel); motor2.set_vel(target_vel);
motor3.set_vel(-target_vel); motor4.set_vel(target_vel);
motor_update();
}break;
//小车后退，后退 action_delay 毫秒
case Back:
while( (millis() - time_now) < action_delay ){
motor1.set_vel(target_vel); motor2.set_vel(-target_vel);
motor3.set_vel(target_vel); motor4.set_vel(-target_vel);
motor_update();
}break;
//小车左转，左转 action_delay 毫秒
case Turnleft:
while( (millis() - time_now) < action_delay ){
motor1.set_vel(target_vel); motor2.set_vel(target_vel);
motor3.set_vel(target_vel); motor4.set_vel(target_vel);
motor_update();
}break;
//小车右转，右转 action_delay 毫秒
case Turnright:
while( (millis() - time_now) < action_delay ){
motor1.set_vel(-target_vel); motor2.set_vel(-target_vel);
motor3.set_vel(-target_vel); motor4.set_vel(-target_vel);
motor_update();
}break;
//小车左平移，左平移 action_delay 毫秒
case Transleft:
while( (millis() - time_now) < action_delay ){
motor1.set_vel(target_vel); motor2.set_vel(target_vel);
motor3.set_vel(-target_vel); motor4.set_vel(-target_vel);
motor_update();
}break;
//小车右平移，右平移 action_delay 毫秒
case Transright:
while( (millis() - time_now) < action_delay ){
motor1.set_vel(-target_vel); motor2.set_vel(-target_vel);
motor3.set_vel(target_vel); motor4.set_vel(target_vel);
motor_update();
}break;
//小车停止，停止 action_delay 毫秒
case Stop:
while( (millis() - time_now) < action_delay ){
motor1.set_vel(0); motor2.set_vel(0);
motor3.set_vel(0); motor4.set_vel(0);
motor_update();
}break;
default: break;
}
}
操作手順：
-
メインプログラムを書き込みます。ボードの種類として Arduino mega または mega 2560 を選択し、ポート番号を選択してください。
-
電池ボックスのスイッチと拡張ボードのスイッチをオンにし、動作させて結果を確認します。
実験結果：
四輪メカナムホイールシャーシの基本的な運動制御（前進・後退・左平行移動・右平行移動）ができます。
サポート窓口
資料のダウンロード・技術サポートについては、HumansX株式会社までお問い合わせください。