本项用于电控教学, 内含若干大小技术点, 可使得新起步的队伍快速上手电控, 也可使得研发与传承困难, 技术积淀较少的队伍少走一定的弯路
配套教学视频
https://space.bilibili.com/337732684/channel/collectiondetail?sid=1043942
环境配置安装包
http://home.ustc.edu.cn/~yssickjgd
配套代码与其他相关资料 ( 内容完全一致, 根据网络状况酌情下载. 由于Gitee平台有容量限制, 但本仓库容量较大, 因此该项目于202308242000转移至Github以及中国科大Linux用户协会校内Gitlab平台中. 原Gitee链接仍有效, 只是不保持更新 )
https://git.lug.ustc.edu.cn/yssickjgd/robowalker_train
https://github.com/yssickjgd/robowalker_train
配套PPT资料 ( 由于中国科大Rec网盘于20251201停止维护, 因此该项目于202506161600转移至中国科大新网盘科大云盘平台中. 原Rec网盘链接将失效 )
标黄为已更新内容
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==电控 ( electrical )==
- ==电控简介 ( electrical_introduction )==
- ==电控导论==
- ==番外篇 如何去提问==
- ==STM32CubeMX基础 ( stm32cubemx_basic )==
- ==环境配置与基础教学==
- ==GPIO输出电压==
- ==EXTI外部中断==
- ==TIM定时器中断==
- ==作业==
- ==UART通信==
- ==PWM呼吸灯==
- ==ADC测电压==
- ==电机控制 ( motor_control )==
- ==C++==
- ==作业==
- ==CAN通信==
- ==CAN接口与大疆RM电机初步控制==
- ==UART接口与串口绘图==
- ==串口绘图接口与电机反馈==
- ==PID算法==
- ==PID接口与电机闭环控制==
- ==电机接口与多环PID==
- ==动态目标与前馈PID==
- ==作业==
- ==多电机控制==
- ==番外篇 达妙电机控制==
- ==番外篇 大疆电机进阶控制与相关库的累积更新==
- ==C++==
- ==开发工具篇 ( develop_tools )==
- ==Markdown基础教学==
- ==Git基础操作教学==
- ==CLion开发环境配置==
- ==gcc, Make与CMake==
- ==番外篇 数学加速库arm_math.h的引入==
- ==番外篇 开发相关的官方软件与官方文档获取==
- ==番外篇 如何Debug==
- ==底盘篇 ( chassis )==
- ==DR16与DT7遥控器模块==
- ==底盘概述==
- ==底盘的运动学与动力学解算==
- ==欧拉角与旋转矩阵==
- ==力补偿适配方法==
- ==功率控制前瞻==
- ==电机功率模型==
- ==功率控制策略==
- ==算法层的斜坡规划器==
- ==底盘小陀螺行进==
- ==底盘跟随行进==
- ==全向轮与麦轮适配算法==
- ==舵轮适配算法==
- ==操作逻辑==
- ==驱动层的看门狗==
- ==总结与致谢==
- ==番外篇 无功率反馈的缓冲能量功率控制==
- ==云台篇 ( gimbal )==
- ==云台概述==
- ==结合成品陀螺仪的云台控制==
- ==角度开环控制==
- ==操作逻辑==
- ==控制信号设定与云台自稳机制==
- ==阻力扭矩补偿、重力补偿与加速度补偿==
- ==异构型云台的控制==
- ==总结与致谢==
- ==发射机构篇 ( booster )==
- ==发射机构概述==
- ==算法层的有限状态机==
- ==发射机构控制==
- ==操作逻辑==
- ==卡弹处理算法==
- ==热量控制算法==
- ==无裁判系统的热量检测算法==
- ==总结与致谢==
- ==裁判系统 ( referee )==
- ==裁判系统简介==
- ==裁判系统环境搭建==
- ==裁判系统用户协议解析==
- ==双缓冲接收区与粘包处理算法==
- ==番外篇 计算机网络常识梳理-上篇==
- ==番外篇 计算机网络常识梳理-中篇==
- ==番外篇 计算机网络常识梳理-下篇==
- ==番外篇 校验算法与CRC校验==
- ==结语 ( conclusion )==
- ==电控结语==
- ==电控简介 ( electrical_introduction )==
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电控进阶 ( electrical_plus )
- ==开篇 ( electrical_plus_introduction )==
- ==电控进阶导论==
- ==达妙板篇 ( damiao_mc02 )==
- ==达妙板与H7系列简介==
- ==USB概述==
- ==USB虚拟串口通信与接口==
- ==Vofa+绘图工具==
- ==FD_CAN通信与接口==
- ==达妙板RM电机的使用==
- ==SPI通信接口与WS2812自定义灯==
- ==OSPI通信接口与W25Q64存储芯片==
- ==嵌入式未来展望==
- 观测器篇 ( observer )
- ==观测器概述==
- ==Luenberger观测器==
- Kalman滤波器概述
- Kalman滤波器之矩阵分析基础
- Kalman滤波器之概率统计基础
- Kalman滤波器优化电机反馈速度
- Kalman滤波器之原理篇
- 扩展Kalman滤波器
- Joseph形式更新协方差矩阵
- 总结与致谢
- 番外篇 常见的信号预处理方法
- 番外篇 频选滤波器概述
- 番外篇 频选滤波器之信号系统基础
- 番外篇 频选滤波器之频域分析基础
- 番外篇 频选滤波器优化电机电流值
- 番外篇 频选滤波器之原理篇
- 陀螺仪IMU篇 ( gyroscope )
- IMU概述
- 欧拉角与旋转矩阵的补充
- 旋转向量的轴角法与旋转矩阵
- 四元数与旋转矩阵
- 六轴IMU姿态解算概述
- IMU接口与读写调度器
- IMU的标定
- EKF实现六轴IMU姿态解算
- IMU适配算法
- 总结与致谢
- 控制器篇 ( controller )
- 控制器概述与再探PID
- LQR控制器前瞻
- LQR控制器之系统建模基础
- LQR控制器控制双轴云台
- LQR控制器之原理篇
- 总结与致谢
- 轮腿机器人篇 ( wheel_legged )
- 轮腿机器人概述
- 轮腿底盘的运动学与动力学模型
- 轮腿底盘的LQR控制器构建
- 轮腿机器人的适配算法
- 总结与致谢
- 超级电容篇 ( supercap )
- 超级电容概述
- 超级电容通信接口与策略
- 适配超级电容的功率控制
- 总结与致谢
- 自瞄篇 ( autoaiming )
- 自瞄系统概述
- 自瞄系统通信接口与策略
- 适配自瞄系统的云台控制
- 总结与致谢
- 导航篇 ( navigation )
- 导航系统概述
- 导航系统通信接口与策略
- 适配导航的底盘控制
- 总结与致谢
- 组别合作 ( cooperating )
- 建立与管理你的战队
- 组别合作导论
- 机械组工作内容
- 硬件组工作内容
- 视觉算法组工作内容
- 宣传运营组工作内容
- 番外篇 电机模块选型经验分享
- 番外篇 Solidworks建模经验分享
- 番外篇 拓竹3D打印机使用经验分享
- 番外篇 嘉立创EDA基本操作教学
- 番外篇 宣传平面设计经验分享
- 番外篇 技术评审视频经验分享
- 番外篇 直播推流经验分享
- ==开篇 ( electrical_plus_introduction )==
本教程内含两套开发环境, 且均有完整的环境配置教学视频, 详情可查找目录
- Keil环境
- 该环境较为简单, 初学者易于上手
- 环境配置教学位于目录中 [1_电控]->[2_STM32CubeMX基础]->[1_环境配置与基础教学] 部分
- 第二, 三章节, 即STMCubeMX基础章节与电机控制章节, 此部分内容较为基础, 因此基于该环境进行开发
- CLion环境
- 该环境需要开发者手动配置内容较多, 如若想完全理解配置过程, 则需C语言以及ARM开发基础. 与此同时, 该开发环境功能更加优越, 相比Keil, 其代码提示更加智能, 且多线程编译使得编译速度大大加快
- 环境配置章节位于目录中 [1_电控]->[4_开发工具篇]->[3_CLion开发环境配置] 部分
- 第四章节及后续上手对整个步兵机器人进行开发时, 本教程将主要采用该环境进行开发
教程内含海量图片, 如流程图, 电路图, 用户手册重要部分的截图等内容进行辅助讲解. 与此同时, 教程也会细致介绍每个技术细节的工程原理, 通过工程师的"测试->思考->迭代"思维进行教学与思维训练
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照顾新手. 本教程仅需C语言基础即可上手, 其它任何所需的前置知识均有所提及
- 如电机控制部分, 将会引入C++相关内容
- 在底盘篇及其后续内容, 将会频繁用到Markdown笔记, 因此本人也对Markdown进行了细致讲解
- 在引入新的开发环境后, 由于大多数学校的C语言并未细致讲解gcc以及相关编译知识, 因此本人对编译的原理进行了相应的讲解
- 在底盘篇及其后续内容中, 由于频繁涉及了坐标系转换, 但考虑到RM电控同学可能未学过机器人学等相关内容, 且数学基础也仅限于一般的线性代数基础, 因此本人对欧拉角与旋转矩阵等概念也进行了细致讲解
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理论实践相结合, 穷究原理洞悉本质. 这也是我校校训"理实交融"的印证. 本教程每个工程实践部分, 均有前置背景知识的回顾与铺垫, 以及理论讲解作为引导, 且尽量避免硬调参, 盲调参的现象, 尽可能通过建模来进行更好的控制
- 如单片机教学部分, 本人会在每一小节进行讲解该外设的实现原理, 而后才会进行嵌入式实验
- 如电机控制部分, 本人从CAN通信原理开始讲起, 接下来是PID算法教学, 而后才进行对开环控制, 角速度闭环控制, 角度环双环闭环控制, 前馈控制等相关内容逐步讲解, 环环相扣
- 如底盘控制部分, 本人带电控同学们了解了旋转矩阵的相关原理, 还在功率控制部分温习了泰勒展开的相关知识, 切实做到了理论指导实践
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测试, 思考, 迭代的三个过程环环相扣, 充分体现了工程师思维. 通过各种测试发现问题, 引入解决方案. 下举一小部分示例说明
- 如底盘篇
- 从小陀螺行进走偏引入底盘小陀螺角速度前馈等
- 如云台篇
- 从云台电机响应差的现象分析, 得出云台角速度反馈精度低的结论, 从而通过利用陀螺仪反馈云台角速度来解决该问题
- 从云台会随底盘小陀螺以及上下坡运动, 操作手体验不佳的测试现象分析, 从而引出了云台自稳的概念
- 如底盘篇
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由浅入深, 循序渐进, 不止基础, 引人入胜. 本教程虽然面向新队员, 但与此同时也不乏高技术含量与新颖的内容. 这些内容也无不透露着RM"穷究原理洞悉本质"的口号
- 如底盘篇的功率控制算法, 本人从轮速闭环搭配限流的传统底盘控制与功率控制算法出发, 经测试发现其功率利用率低，通过一系列的分析，从而引出了力控底盘, 底盘的动力学解算以及电机建模与功率闭环控制等相关概念, 且在RMUL2025山东站青工会分享以及各大群聊中, 引起了一众RMer的讨论与交流
- 如云台控制部分, 本人分析了传统双轴云台的运动学特征, 并在此基础上完善了三轴云台的控制策略. 本人也对双枪云台的干涉问题进行了一定的分析与讲解. 与此同时, 我队的薛佳龙同学, 针对本人双轴云台控制算法有待完善的部分提出了双稳云台的概念, 将传统云台相对于底盘坐标系控制转为大地坐标系下, 将云台的Yaw和Pitch解耦, 大幅提升了自瞄系统的云台跟随性能
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图文并茂. 对必要部分进行电路图, 流程图, 框架展示说明等内容的展示
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本图片摘自 [1_电控]->[1_电控简介]->[1_电控导论] 部分
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本图片摘自 [1_电控]->[3_电机控制篇]->[12_达妙电机控制] 部分
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本图片摘自 [1_电控]->[7_发射机构篇]->[2_算法层的有限状态机] 部分
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幽默风趣. 内含适当的网络梗, 可在教学过程中起到活跃气氛的作用
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本图片摘自 [1_电控]->[2_STM32CubeMX基础]->[4_TIM定时器中断] 部分
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一方面, 本人将持续沿续目录的顺序进行产出. 与此同时, 也将对粉丝们提出的需求以"番外篇"形式进行补充, 如达妙电机控制, Debug方法教学等
本开源遵循CC BY-NC ( Creative Commons Attribution-NonCommercial ) 开源协议, 仅限于RoboMaster参赛队之间队内交流使用，最终解释权为中国科学技术大学RoboWalker战队麻治昊所有
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感谢 中国科学技术大学 RoboWalker战队 一路走来的伙伴们, 感谢中国科学技术大学学生Linux用户协会提供的代码托管平台支持!
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特别鸣谢 哈尔滨工业大学 ( 威海 ) HERO战队 李赫 同学, 防灾科技学院 思玄战队 赵子淇 同学 对本系列电控教程的批评与指导
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最后, 附上各大高校的相关开源项目. 我们的Star与Fork便是最大的关注支持与谢意! ( 按参考时间排序 )
- 华南理工大学 华南虎战队 电控开源SRML库
- 吉林大学 TARS_Go战队 电控开源架构
- 防灾科技学院 思玄战队 超级电容功率控制算法
- 湖南大学 跃鹿战队 电控开源架构
- 青岛大学 XRobot战队 电控开源架构
- 哈尔滨工程大学 创梦之翼战队 遥控接收系统使用与维护手册
- 北部湾大学 飞虎战队 DT7的简易修理和校准
- 哈工大威海 HERO战队 李赫同学 机器人学相关的坐标系旋转内容
- 西交利物浦大学 GMaster战队 电机功率模型
- 香港科技大学 ENTERPRIZE战队 功率控制算法