独立ステアリング機構の操縦性を向上させるクラスです。

数式から得られた独立ステアの出力値は操縦性に問題があります。以下の最適化処理が含まれています。

車輪が動作中でない場合に旋回角度を維持する
車輪の旋回範囲を無限にする

式から得られた旋回角度は、±π の範囲で得られます。この範囲を無限に拡張します。

ゆっくりモジュールを旋回しようとした場合、次のような挙動をします。最適化しない場合 π と -π の境界を超える時に、逆方向に旋回してしまいます。
車輪の回転方向の最適化

90 度以上の旋回が必要な場合、目標旋回角度を 180 度回転させ、車輪の回転方向を逆転させます。目標角度へ最短で到達できるようになります。

個別インクルード

#include <Udon/Algorithm/SteerOptimizer.hpp>

全車輪最適化

SteerOptimizer クラスを用います。このクラスには車輪数を指定するためのテンプレート引数があります。下記の例では 4 つの車輪を使用しています。operator() を通すことで最適値を得られます。

static Udon::SteerOptimizer<4> optimizer;
 
void setup()
{
    ...
}
 
void loop()
{
    // 移動量
    Udon::Pos pos = { { 0.0, 100.0 }, 0.0 };  // y 軸方向に 100 進行
 
    // 最適化前
    std::array<Udon::Polar, 4> raw = pos.toSteer();
 
    // 最適化後
    std::array<Udon::Polar, 4> optimized = optimizer(raw);  // optimizer.operator()
 
    for (auto&& polar : optimized)
    {
        Serial.print(polar.r);      // ホイールの出力値 [-255 ~ 255]
        Serial.print(" ");
        Serial.print(polar.theta);  // モジュールの旋回角度 [rad]
        Serial.print(" ");
    }
    Serial.println();
 
}

本クラスは最適化のみを行うため、事前に最適化前の値を求めておく必要があります。上記の例では Udon::Pos::toSteer() で求めています。

最適化前の値要件:

r [ -π ~ π ] ラジアン値

theta [ 自由 ]

最適化後の値:

r [ -∞ ~ ∞ ] ラジアン値

theta [ ± 最適化前 theta ]

車輪ごとに最適化

実は、車輪の最適化は独立して計算されます(車輪間で影響し合わない)。そのため、SteerModuleOptimizer クラスを使用することで、各車輪ごとに最適化を行えます。車輪ごとをクラスで管理している場合、こちらを使用すると便利です。

Udon::SteerModuleOptimizer optimizer;
 
Udon::Polar raw = {...};
 
Udon::Polar optimized = optimizer(raw);

Sample

CAN 通信経由のコントローラーの値からステアモジュールの値を得る例を次の示します。

#include <Udon.hpp>
 
// CAN バスインスタンス化
Udon::CanBus~~~ bus;
 
// コントローラーインスタンス化
Udon::CanPadPS5 pad { bus, 10 /*node id*/ };
 
// 最適化器インスタンス
Udon::SteerOptimizer<4> optimizer;
 
void setup()
{
    bus.begin();
}
 
void loop()
{
    bus.update();
 
    // 1. `getMoveInfo()`: コントローラから Udon::Pos {{x, y}, turn} を得る
    // 2. `toSteer()`    : Udon::Pos からステアの最適化前の値を得る
    // 3. `optimizer()`  : 最適化後の値を得る
    const auto optimized = optimizer(pad.getMoveInfo().toSteer());
 
    //... // 車輪 Node に送信するなど
}

OpenSiv3D でシミュレートする

Visual Studio への UdonLibrary の追加方法は追加方法: Visual Studio を参照してください。

#include <Siv3D.hpp>
#include <Udon.hpp>
 
void Main()
{
    Udon::SivPadPS5 pad;
 
    Udon::SteerOptimizer<4> optimizer;
 
    while (System::Update())
    {
        pad.update();
 
        const auto optimized = optimizer(pad.getMoveInfo().toSteer());
 
        const RectF frame { Arg::center = Scene::CenterF(), 300, 300 };
        frame.drawFrame();
 
        const auto stretchedFrame = frame.stretched(-50);
 
        const auto lines = Array{
            Line{ stretchedFrame.point(1), Arg::angle = optimized.at(0).theta, optimized.at(0).r + 0.000000001 },
            Line{ stretchedFrame.point(2), Arg::angle = optimized.at(1).theta, optimized.at(1).r + 0.000000001 },
            Line{ stretchedFrame.point(3), Arg::angle = optimized.at(2).theta, optimized.at(2).r + 0.000000001 },
            Line{ stretchedFrame.point(0), Arg::angle = optimized.at(3).theta, optimized.at(3).r + 0.000000001 }
        };
 
        for (auto&& line : lines)
        {
            RectF{ Arg::center = line.begin, 30, 60 }
                .rotated(line.vector().getAngle())
                .drawFrame();
            line.drawArrow();
        }
 
    }
}