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机器人硬件组织（RobotHardware）​

约 715 个字 164 行代码 预计阅读时间 4 分钟

RobotHardware类是一个提供机器人硬件抽象和管理的实用工具类，旨在将硬件初始化和控制逻辑从操作模式中分离出来。

功能描述​

该类提供了：

  • 机器人硬件资源的中央管理点

  • 硬件设备的初始化和配置

  • 基本的机器人移动和控制功能

  • 标准化的硬件访问接口

  • 可以被多个操作模式重用的硬件管理类

类关系​

  • 与LinearOpMode紧密协作，需要在构造时传入操作模式实例

  • 使用DcMotor类控制驱动和机械臂电机

  • 使用Servo类控制手爪舵机

  • 与Range类配合限制舵机位置值

  • 通常与ConceptExternalHardwareClass示例一起使用

重要成员变量​

私有硬件引用​

变量名 类型 描述
myOpMode LinearOpMode 对调用此类的操作模式的引用
leftDrive DcMotor 左侧驱动电机
rightDrive DcMotor 右侧驱动电机
armMotor DcMotor 机械臂电机
leftHand Servo 左爪舵机
rightHand Servo 右爪舵机

公共常量​

常量名 类型 描述
MID_SERVO static final double 舵机中间位置（0.5）
HAND_SPEED static final double 舵机移动速率（0.02）
ARM_UP_POWER static final double 机械臂向上功率（0.45）
ARM_DOWN_POWER static final double 机械臂向下功率（-0.45）

主要方法​

/**
 * 构造函数 - 接受一个操作模式的引用
 * @param opmode 调用此硬件类的LinearOpMode实例
 */
public RobotHardware(LinearOpMode opmode)

/**
 * 初始化机器人的所有硬件
 * 在操作模式初始化时必须调用此方法一次
 */
public void init()

/**
 * 计算实现请求的机器人运动所需的左/右电机功率
 * @param Drive 前进/后退驱动功率（-1.0到1.0）正值为前进
 * @param Turn 右/左转向功率（-1.0到1.0）正值为顺时针
 */
public void driveRobot(double Drive, double Turn)

/**
 * 将请求的车轮电机功率传递给适当的硬件驱动电机
 * @param leftWheel 左轮前进/后退驱动功率（-1.0到1.0）正值为前进
 * @param rightWheel 右轮前进/后退驱动功率（-1.0到1.0）正值为前进
 */
public void setDrivePower(double leftWheel, double rightWheel)

/**
 * 将请求的机械臂功率传递给适当的硬件驱动电机
 * @param power 驱动功率（-1.0到1.0）
 */
public void setArmPower(double power)

/**
 * 根据传递的偏移量，将两个手部舵机发送到相反（镜像）位置
 * @param offset 舵机范围中点(0.5)的偏移量。正值将打开爪子，负值将关闭爪子。
 */
public void setHandPositions(double offset)

方法详解​

构造函数​

public RobotHardware(LinearOpMode opmode) {
    myOpMode = opmode;
}

创建 RobotHardware 实例，需要传入 LinearOpMode 引用以访问硬件映射和遥测功能。

init​

public void init() {
    // 初始化电机
    leftDrive = myOpMode.hardwareMap.get(DcMotor.class, "left_drive");
    rightDrive = myOpMode.hardwareMap.get(DcMotor.class, "right_drive");
    armMotor = myOpMode.hardwareMap.get(DcMotor.class, "arm");

    // 设置电机方向
    leftDrive.setDirection(DcMotor.Direction.REVERSE);
    rightDrive.setDirection(DcMotor.Direction.FORWARD);

    // 初始化舵机
    leftHand = myOpMode.hardwareMap.get(Servo.class, "left_hand");
    rightHand = myOpMode.hardwareMap.get(Servo.class, "right_hand");
    leftHand.setPosition(MID_SERVO);
    rightHand.setPosition(MID_SERVO);

    // 显示初始化完成信息
    myOpMode.telemetry.addData(">", "Hardware Initialized");
    myOpMode.telemetry.update();
}

初始化所有硬件组件，配置默认设置，并向驾驶站报告完成状态。

driveRobot​

public void driveRobot(double Drive, double Turn) {
    // 计算左右电机功率
    double left = Drive + Turn;
    double right = Drive - Turn;

    // 缩放功率值，确保不超过±1.0
    double max = Math.max(Math.abs(left), Math.abs(right));
    if (max > 1.0) {
        left /= max;
        right /= max;
    }

    // 设置电机功率
    setDrivePower(left, right);
}

提供高级运动控制，结合直线驱动和转向功能。

setDrivePower​

public void setDrivePower(double leftWheel, double rightWheel) {
    leftDrive.setPower(leftWheel);
    rightDrive.setPower(rightWheel);
}

直接设置驱动电机功率，用于更精细的控制。

setArmPower​

public void setArmPower(double power) {
    armMotor.setPower(power);
}

控制机械臂电机功率。

setHandPositions​

public void setHandPositions(double offset) {
    offset = Range.clip(offset, -0.5, 0.5);
    leftHand.setPosition(MID_SERVO + offset);
    rightHand.setPosition(MID_SERVO - offset);
}

根据偏移量控制机器人爪子，实现镜像运动。

使用示例​

基本用法​

@TeleOp(name="Hardware Demo", group="Examples")
public class HardwareDemoOpMode extends LinearOpMode {
    // 创建硬件对象
    RobotHardware robot = new RobotHardware(this);

    @Override
    public void runOpMode() {
        // 初始化硬件
        robot.init();
        telemetry.addData(">", "按下开始按钮运行");
        telemetry.update();

        // 等待开始
        waitForStart();

        // 运行循环
        while (opModeIsActive()) {
            // 获取控制器输入
            double drive = -gamepad1.left_stick_y;
            double turn = gamepad1.right_stick_x;
            double armPower = gamepad2.left_stick_y;
            double handOffset = gamepad2.right_stick_x / 2;  // 将右摇杆X值缩小一半，控制爪子

            // 控制机器人
            robot.driveRobot(drive, turn);
            robot.setArmPower(armPower);
            robot.setHandPositions(handOffset);

            // 更新遥测数据
            telemetry.addData("驱动指令", "驱动(%.2f), 转向(%.2f)", drive, turn);
            telemetry.addData("机械臂", "功率(%.2f)", armPower);
            telemetry.addData("爪子", "偏移(%.2f)", handOffset);
            telemetry.update();

            // 控制频率
            sleep(50);
        }
    }
}

更高级的使用案例​

@Autonomous(name="Auto with Hardware Class", group="Examples")
public class AutoWithHardwareClass extends LinearOpMode {
    RobotHardware robot = new RobotHardware(this);

    @Override
    public void runOpMode() {
        // 初始化硬件
        robot.init();

        telemetry.addData(">", "机器人就绪");
        telemetry.update();
        waitForStart();

        // 自主运行序列
        // 前进1秒
        robot.driveRobot(0.5, 0);
        sleep(1000);

        // 停止并打开爪子
        robot.driveRobot(0, 0);
        robot.setHandPositions(0.25);
        sleep(500);

        // 提起机械臂
        robot.setArmPower(robot.ARM_UP_POWER);
        sleep(1000);
        robot.setArmPower(0);

        // 右转90度
        robot.driveRobot(0, 0.5);
        sleep(500);
        robot.driveRobot(0, 0);

        // 完成
        telemetry.addData(">", "路径完成");
        telemetry.update();
    }
}

设计理念​

RobotHardware类遵循以下设计原则：

  • 抽象硬件访问- 隐藏硬件细节，提供简单的接口

  • 代码重用- 允许多个操作模式重用相同的硬件配置代码

  • 集中管理- 在一个地方管理所有硬件配置和默认设置

  • 分离关注点- 将硬件管理与机器人行为分离

注意事项​

  • 使用前确保在机器人配置中定义了所有必要的硬件（电机、舵机等）

  • 在使用此类之前必须调用init()方法

  • 需要根据实际机器人硬件配置修改类中的硬件名称

  • 根据机器人驱动系统的构造，可能需要调整电机方向设置

  • 如果需要添加更多硬件设备，扩展此类并添加相应的方法

  • 此类设计用于基本的坦克式驱动机器人，其他驱动系统可能需要修改

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