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

2 L1 k4 D; n6 L- P! v; C7 s3 x& v

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：

9 U% T3 ?1 l% }+ `3 U$ J- ]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
  V" u0 \3 ^+ t0 d' `
车子结构
  轮子间距
+ O1 t8 C, [+ K6 N6 \     轮子间距越大越好，稍微想一下便知
  轮子大小
) [% @0 k4 `: {1 i; f" R. r, k7 M     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
     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
  重心位置
- n3 I& ~& [/ 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
9 ?# ?9 o! n2 m0 x" e. y  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
0 K, y0 q1 `9 {( D  d7 h" o  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。。。）
  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
4 i& h+ k; h- |1 C% o+ R
控制程序
  运动过程控制
, ?0 \- V4 b5 T1 i, y- N/ y     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）

# s( x) _+ B/ ]& j1 E  M调试与运行
  轮子转速调整（车轮大小的设定）
7 U0 ]/ D( z4 r  p$ t) j9 Z9 |      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
  起始位置车子正方向和直线间的夹角
& M  X4 {1 c$ o" 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

, B( b3 `' F8 g3 t
  N1 u2 p% B  j% ?7 g

然后上源代码：

1. 
   
2. importlejos.robotics.navigation.DifferentialPilot;
   
3. import lejos.util.Delay;
   , o" @0 h% @, e3 n. j! T. L
4. 
   & E* V# w" n. C7 M$ b2 }
5. /**
   4 a2 U# o( y4 h* o1 ]) l2 q6 O% R: u
6. *Robot that stops if the buttons are presses before it completes its travel.
   
7. */
   
8. 
   ' c) K5 S& n3 J; x
9. 
   
10. public class Straight {
    ( u5 \: Y% ^8 T* z; f
11.   DifferentialPilotpilot;
    # a. T" _, p8 b) R! f
12.   doubleleftD = 4.3, rightD = 4.3;
    
13. 
    . a# n5 ^0 ?2 O! X1 j/ m) a
14.   publicvoid adjust() {
    4 w" N4 U1 C: }; d; `
15.            //wait for release
    2 |" p; g* r1 u2 g4 a2 x, F- U
16.            while(Button.readButtons() > 0)
    
17.                    ;
    
18.            while(Button.readButtons() == 0) {
    * R9 m8 G$ n* f3 i
19.                    //input size by adjusting the wheels
    
20.                    rightD= (double) (Motor.A.getTachoCount()) / 2160 + 4.3;
    6 \- d( r# `! _9 C2 o
21.                    leftD= (double) (Motor.B.getTachoCount()) / 2160 + 4.3148;// 调试所得值
    % s& u9 ]* T3 X8 I( U
22. 
    
23.                    //display the size input
    9 y" ]+ {' {5 @$ x; R
24.                    LCD.drawString("L:"+ String.valueOf(leftD), 0, 0);
    
25.                    LCD.drawString("R:"+ String.valueOf(rightD), 0, 1);
    * k- m( b( q$ D
26.                    Delay.msDelay(100);
    & E! k" M4 u2 e" L# s9 r" ]5 ^4 }
27.                    LCD.clear();
    5 ^  h5 ^( O7 B) d' B% _- z
28.            }
    
29. 
    $ K! @  f- k* d/ h: h
30.   }
    
31. 
      |. b( I2 b5 U) g
32.   publicvoid go() {
    * {: r0 k% V# b8 k% b4 k6 P  q
33.            //准备起步
    
34.            //wait for release
    ' s+ k9 {1 F1 k& ?
35.            while(Button.readButtons() > 0)
    # o, ~3 Y2 a" B
36.                    ;
    
37.            System.out.println("pressto go");
    
38. 
    & \9 b/ w( p8 T5 K) z9 T
39.            Button.waitForAnyPress();
    
40.            LCD.clear();
    ! t4 H  t7 s# y
41. 
    % I# ?! O8 j: u8 {9 T' h  _
42.            //初始化
    
43.            pilot= new DifferentialPilot(rightD, leftD, 13.5, Motor.A, Motor.B, true);
    
44.            pilot.reset();
    
45. 
    % v0 T7 m9 r5 @; f( K: |
46.            Delay.msDelay(3000);
    
47. 
    % r8 D, \; p& v6 L3 i/ k
48.            doublespeed = 10;
    
49.            doubledistance = 0;
    # A2 r1 U, m7 U9 X
50. 
    
51.            //起步加速
    0 l# x/ |, h8 @# o6 Y
52.            pilot.travel(300,true);
    
53. 
    , T/ L6 x3 }  o+ m" G4 d
54.            while(distance < 20) {
    
55.                    distance= pilot.getMovement().getDistanceTraveled();
    + v" L7 \" W, A5 _; F# V3 }; X8 |
56.                    speed= distance * 5 + 10;
    
57.                    pilot.setRotateSpeed(speed);
    ; P. a9 n. `% v  x7 S/ t+ d
58.                    Delay.msDelay(100);
    
59.            }
    
60.            for(int i = 0; i < 10; i++) {
    $ a* _4 F' ]# X5 l1 t" l/ ~
61.                    speed+= 5;
    
62.                    pilot.setRotateSpeed(speed);
    " T" e0 Q( X# u
63.                    Delay.msDelay(200);
    
64.            }
    - f% G. N7 \" d- U8 H5 ]1 u$ ?
65. 
    + K) f+ g- \1 b
66.            //TODO 减速
    
67. 
    * {1 ]: e0 s4 d& }5 {  Q
68.            //停止机能
    
69.            while(pilot.isMoving()) {
    8 l2 ?) q8 Z# b4 @
70.                    if(Button.readButtons() > 0)
    - P9 N! l3 q+ o- n4 f& K
71.                            pilot.stop();
    $ V" T, W$ ^! O5 B
72.            }
    4 Q9 z2 f6 |2 S: d+ @
73. 
    
74.            System.out.println("" + pilot.getMovement().getDistanceTraveled());
    
75.            System.out.println(-Motor.A.getTachoCount());
    9 n4 p, t: E! m0 x! V, H' B
76.            System.out.println(-Motor.B.getTachoCount());
    
77.            Button.waitForAnyPress();
    , X0 N& M7 S0 l: E8 A: L
78.   }
    
79. 
    , g1 O& S6 E4 s4 i( O
80.   publicstatic void main(String[] args) {
    
81.            Straighttraveler = new Straight();
    
82. 
    7 _7 M# e0 w$ x: W/ [' Y1 ^# [
83.            traveler.adjust();
    ! v9 ^- i' ~6 A* v6 s; M4 }
84.            traveler.go();
    8 R2 |/ E& S6 {3 G8 `
85.   }
    
86. }

复制代码

4 g* m# ?; \# c; y1 e

hello怪

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satan1124

这个源代码是什么语言呀

clx

7 \0 f7 y! _/ c) C# S7 g8 I) u5 `2 L
8 Q5 s; z. x: W+ P  U9 D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
: n$ O3 ?7 ^; O5 H; c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

顶