最直的三百厘米——开环控制的小车

hello怪

（视频里面最终轮子与黑线的距离，都不超过6mm，最小距离只有2mm。虽然也有运气成分在里面，不过就结果来讲已经很令人满意了^_^)

优酷视频网址：

http://v.youku.com/v_show/id_XMjkxOTU1MjEyNA==.html

首先说说车子的设计思路，希望也能对大家有用。我想到的影响车子走直线的因素有以下几个方面：

场地
  水平度和光滑度

在家里当然瓷砖的效果是最好的
  线的直度

虽然规则里说起点终点之间不能有黑线，但是因为没用光感，完全是开环控制，所以也无所谓了。这里就直接用了瓷砖上的黑线来说明车子走的直不直
$ t2 P6 X- ]$ c# h1 d! U
车子结构
0 z' ^: B9 e" }; ~  轮子间距
) l) q! m1 \; G6 ?     轮子间距越大越好，稍微想一下便知
( B" t7 B, t- q  h! k& ]  轮子大小
     轮子直径越小越好，而且轮皮要尽量薄（我这里用的是nxt自带的轮子）
  随动轮的设计
/ D7 f1 g* |7 c3 N) ^     随动轮转动时对车子的影响应该尽量小。这里我自己想出了一个设计方案（当然我觉得别人也用过），让车子几乎不受随动轮的影响
% ^0 g9 C& ^3 c2 H6 v: T5 q  重心位置
, l8 I) x; `" I7 d& J3 k. ~     重心应该稍稍靠近主动轮以增大主动轮的抓地能力。但是太靠近的话就会降低车子的稳定性，并且升级空间较小
  结构稳定性

不用说，肯定是越结实越好。但是不能造成重量过大
. y& k, B  V$ c  轮子个数

有三种方案：平衡车（独轮或双轮），三轮车，四轮或以上。虽然很想做平衡车，但是无奈暂时不会用陀螺仪。四轮的话转角不好把控，而且结构复杂，所以就用了最简单的三轮车。（另外，我个人认为不能拐弯的车子就不能叫车子~叫火车或者轨道炮比较合适。。。）
: |% V2 J& H2 V  e" g0 _  驱动方式

这里我选择了直接由马达驱动轮子，不经过任何齿轮传动，一种简单准确的方式驱动

6 O! K% Z3 y' Y1 U( o! N+ y  s7 \- k控制程序
  r- x/ i; b0 _  运动过程控制
  ?' `' P1 R9 A1 ]6 y7 v$ u     好的程序应该使轮子不打滑，车子运行平稳。由此采取平滑运动的控制方法，让车子开始时（近似）匀加速，直到速度足够（160度每秒）。在开始时，加速度甚至更小，可以参考我的程序（加速度增加->加速度不变->加速度为零）
+ d5 M9 }- r& H
- n9 V0 {# G- ~; i调试与运行
, x- p6 p3 f9 g" E; C$ l5 L& r9 v  轮子转速调整（车轮大小的设定）
" W5 {# @: R" z: _$ B3 H0 U      这个就没什么办法，只能硬着头皮调了。调整轮子的大小设置，实际上就是调马达转速，没有什么更有效的解决办法
! f6 j. b% W9 d1 I; A1 V' b  起始位置车子正方向和直线间的夹角
. Z- P: g( E+ G% ^# R, [      一个非常重要的因素，可谓差之毫厘谬以千里。所以尽可能减小两者的方向差。顺带一提，开环控制的小车，如果最终结果差距在一厘米只内，就已经没有什么可比性了。一厘米之内运气成分占比很大，因为0.01rad（0.5度以内）的夹角足以造成差距一厘米的偏差。这就是开环控制的特点

" N9 M* D' h  L/ t' ~
$ H9 `0 v  J* Z7 w7 Y3 P

然后上源代码：

1. 
   % z: R- ?! M7 h7 c. q: y
2. importlejos.robotics.navigation.DifferentialPilot;
   
3. import lejos.util.Delay;
   ) \0 R+ H3 E, T7 b" h
4. 
   ! z: \, v& B0 n/ D- T
5. /**
   # x  V, p5 n1 A0 Q2 a/ ?
6. *Robot that stops if the buttons are presses before it completes its travel.
   ( N5 [! d% n% w2 O7 I
7. */
   6 r, j' l$ v# M+ C8 t, u
8. 
   $ E5 i4 B) v) |. T' ?
9. 
   
10. public class Straight {
    7 _. `( @3 ?' h( x9 n0 P2 ^* @
11.   DifferentialPilotpilot;
    
12.   doubleleftD = 4.3, rightD = 4.3;
    4 _# C  {9 j, c4 @
13. 
    
14.   publicvoid adjust() {
    
15.            //wait for release
    : ?( A/ H) S) ]9 o1 y( \  |
16.            while(Button.readButtons() > 0)
    0 t: s. r3 M. n$ X- S
17.                    ;
    2 O  q. o" ]" M( s+ Q- X
18.            while(Button.readButtons() == 0) {
    3 U0 w* U8 Q- f4 E  [, q( v3 W
19.                    //input size by adjusting the wheels
    3 K, F! E" s. A
20.                    rightD= (double) (Motor.A.getTachoCount()) / 2160 + 4.3;
    : e; E* y4 r% L  s3 k
21.                    leftD= (double) (Motor.B.getTachoCount()) / 2160 + 4.3148;// 调试所得值
    
22. 
    0 M/ c" x3 Y+ k) q* o1 y
23.                    //display the size input
    ; ?4 E  G4 n0 B, s# i0 W1 _
24.                    LCD.drawString("L:"+ String.valueOf(leftD), 0, 0);
    & ^' w( v8 |& x9 o) l  x  H
25.                    LCD.drawString("R:"+ String.valueOf(rightD), 0, 1);
    ' y8 P* t$ ?! H) l& j- I
26.                    Delay.msDelay(100);
    
27.                    LCD.clear();
    ! k7 V, b+ H9 O) c9 y' L# n* Y
28.            }
    0 |# P0 L# l5 T- z
29. 
    * C: s9 T4 J4 N3 a
30.   }
    
31. 
    
32.   publicvoid go() {
    
33.            //准备起步
    
34.            //wait for release
    
35.            while(Button.readButtons() > 0)
    ; \5 I, {- y" w7 E5 y
36.                    ;
    
37.            System.out.println("pressto go");
    
38. 
    
39.            Button.waitForAnyPress();
    
40.            LCD.clear();
    
41. 
    
42.            //初始化
    8 [# S1 K9 S+ n  v( x) G
43.            pilot= new DifferentialPilot(rightD, leftD, 13.5, Motor.A, Motor.B, true);
    $ C0 ~1 r# w( g5 H: L/ @
44.            pilot.reset();
    
45. 
    9 A& h- B5 a) I
46.            Delay.msDelay(3000);
    
47. 
    
48.            doublespeed = 10;
    ) U5 g% T1 q$ f; `4 I$ Q
49.            doubledistance = 0;
    7 z1 b$ U. X  U) X1 h( e/ I
50. 
    2 {# K4 E6 z) O, B) y& ^( a- E) z; ]
51.            //起步加速
    
52.            pilot.travel(300,true);
    
53. 
    
54.            while(distance < 20) {
    
55.                    distance= pilot.getMovement().getDistanceTraveled();
    
56.                    speed= distance * 5 + 10;
    
57.                    pilot.setRotateSpeed(speed);
    & _' g" N7 Z6 P: K, f; F- p2 m
58.                    Delay.msDelay(100);
    5 x; ^5 t. e6 I6 s
59.            }
    $ K* q- F0 ]8 m# I) G! E4 P
60.            for(int i = 0; i < 10; i++) {
    * N* O" @% O( t7 ^) y# a6 s0 C9 I
61.                    speed+= 5;
    4 P, `+ N1 @9 z1 t
62.                    pilot.setRotateSpeed(speed);
    
63.                    Delay.msDelay(200);
    
64.            }
    4 |0 ]. ^; ?( h& H% y* Z2 I
65. 
    8 _9 x% [, b1 A. S( O
66.            //TODO 减速
    * o7 d9 h5 p. P* o& G% z7 ?
67. 
    5 \( j  M" k+ x, x* n$ U
68.            //停止机能
    
69.            while(pilot.isMoving()) {
    
70.                    if(Button.readButtons() > 0)
    + B0 j; r. d+ Z
71.                            pilot.stop();
    
72.            }
    2 {$ @4 h9 }, o$ d) ~& m3 ~
73. 
    4 A$ W. I, z7 p. _
74.            System.out.println("" + pilot.getMovement().getDistanceTraveled());
    
75.            System.out.println(-Motor.A.getTachoCount());
    
76.            System.out.println(-Motor.B.getTachoCount());
    6 D1 t/ F5 M9 h9 s
77.            Button.waitForAnyPress();
    ( z9 ]+ Y3 b/ f( ^9 ^  l  h# y! L
78.   }
    
79. 
    : ~- L) M+ `. o$ n4 @
80.   publicstatic void main(String[] args) {
    
81.            Straighttraveler = new Straight();
    * L9 T/ L( r0 ]  s/ z9 m
82. 
    
83.            traveler.adjust();
    
84.            traveler.go();
    
85.   }
    
86. }

复制代码

hello怪

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satan1124

这个源代码是什么语言呀

clx

这一行行代码，C？，暂还不懂，反正看到写代码的都敬仰，这种程序是不是比G（乐高是不是叫G语言）的严谨，用代码程序的机器人都能很好的实现复杂功能

hello怪

clx 发表于 2017-7-26 07:22
' h  H* R) }  B: R7 g/ N这一行行代码，C？，暂还不懂，反正看到写代码的都敬仰，这种程序是不是比G（乐高是不是叫G语言）的严谨， ...

我用的是lejos，一种基于Java的nxt专用语言。论严谨的话，程序结构的严谨和语言选择是无关的，但是不同的语言确实各有专长。比如这个lejos，他的函数库就比G大若干倍，有很多别人写过的东西可以直接拿来用。虽然G很适合给小朋友和初学者普及（本来就是针对于此），但是图形编程界面本身不适合大项目的编写，如果想要深入玩乐高的话转向代码是必然的

RYAN、Chuang

学习了，在乐高深入了解方向还不太明确，转代码确实必不可少

打肿脸充胖子

车子结构很好，赞

hrz

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