树莓派四轮小车直线行走

### 树莓派控制四轮小车实现直线行走的解决方案 为了实现树莓派控制四轮小车的直线行走，需要综合考虑硬件接线、电机驱动模块的选择以及软件编程等方面的内容。以下是详细的解决方案及代码示例。 --- #### 1. **硬件准备** - 主控板：树莓派（Raspberry Pi） - 驱动模块：L298N 或其他双 H 桥电机驱动芯片 - 动力系统：四个直流电机及其对应的轮子 - 电源供应：确保提供足够的电流支持所有电机运行 - 接口扩展板（可选）：简化 GPIO 的连接过程 根据引用内容[^2]，L298N 可以用来驱动两路直流电机，因此对于四轮小车而言，左侧两个轮子和右侧两个轮子分别被并联起来受同一通道控制。 --- #### 2. **GPIO 初始化与设置** 在 Python 中使用 `RPi.GPIO` 库或者更高级别的库如 `gpiozero` 来初始化 GPIO 引脚，并定义各电机的方向引脚和速度 PWM 引脚。 ```python import RPi.GPIO as GPIO import time # 定义左轮和右轮的 GPIO 引脚编号 LEFT_FORWARD_PIN = 17 LEFT_BACKWARD_PIN = 18 RIGHT_FORWARD_PIN = 22 RIGHT_BACKWARD_PIN = 23 # 设置 GPIO 模式为 BCM 编号方式 GPIO.setmode(GPIO.BCM) # 初始化引脚方向为输出模式 GPIO.setup(LEFT_FORWARD_PIN, GPIO.OUT) GPIO.setup(LEFT_BACKWARD_PIN, GPIO.OUT) GPIO.setup(RIGHT_FORWARD_PIN, GPIO.OUT) GPIO.setup(RIGHT_BACKWARD_PIN, GPIO.OUT) # 创建 PWM 对象用于调节电机转速 left_pwm_forward = GPIO.PWM(LEFT_FORWARD_PIN, 100) # 左轮向前频率设为 100Hz right_pwm_forward = GPIO.PWM(RIGHT_FORWARD_PIN, 100) # 右轮向前频率设为 100Hz left_pwm_backward = GPIO.PWM(LEFT_BACKWARD_PIN, 100) # 左轮向后频率设为 100Hz right_pwm_backward = GPIO.PWM(RIGHT_BACKWARD_PIN, 100) # 右轮向后频率设为 100Hz # 启动 PWM 并设定初始占空比为 0% left_pwm_forward.start(0) right_pwm_forward.start(0) left_pwm_backward.start(0) right_pwm_backward.start(0) ``` 以上代码完成了对 GPIO 引脚的基础配置工作[^1]。 --- #### 3. **直线行走逻辑** 为了让小车沿直线移动，需保证左右两侧轮子的速度完全相同。如果存在任何一侧过快的情况，则可能导致车辆偏离预定轨迹。为此可通过调整 PWM 占空比来平衡两者之间的差异。 ```python def go_straight(speed_percentage=50): """ 让小车沿着直线前进。 :param speed_percentage: 转速百分比 (范围：0~100) """ left_speed = speed_percentage * 1.05 # 假设左侧稍慢一些，适当补偿 right_speed = speed_percentage # 设定左右轮子的前进步伐 left_pwm_forward.ChangeDutyCycle(left_speed) right_pwm_forward.ChangeDutyCycle(right_speed) # 关闭反向PWM信号以防冲突 left_pwm_backward.ChangeDutyCycle(0) right_pwm_backward.ChangeDutyCycle(0) def stop_car(): """停止小车运动""" left_pwm_forward.ChangeDutyCycle(0) right_pwm_forward.ChangeDutyCycle(0) left_pwm_backward.ChangeDutyCycle(0) right_pwm_backward.ChangeDutyCycle(0) ``` 上述函数实现了基本的小车直线行走功能[^3]。其中 `go_straight()` 方法接受一个参数表示期望的速度比例，默认值为 50%，即最大速度的一半。考虑到实际应用中的机械误差可能使得某一侧轮子表现得更快或更慢，故在此处引入轻微不对称修正因子（此处假设左侧较弱），从而改善整体性能。 --- #### 4. **测试与优化** 最后一步是对整个控制系统进行全面测试，观察是否有明显偏向现象发生。如有必要的话还可以借助外部传感器比如陀螺仪获取更加精准的姿态数据辅助决策过程[^2]。 ```python try: while True: go_straight(60) # 小车以60%的最大功率匀速前进 except KeyboardInterrupt: pass finally: stop_car() # 清理资源退出循环之前先让车子停下来 GPIO.cleanup() ``` 通过不断迭代改进直至满足预期效果为止。 ---