最直的三百厘米——开环控制的小车

hello怪

0 J3 X, z: [; R1 \6 R( J* Q

（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：

; \9 }1 e; [# E' Y7 t3 |  ~" Q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

( |2 d4 c& p. _$ h1 t+ [. F车子结构
  轮子间距
     轮子间距越大越好，稍微想一下便知
- T3 N0 {% h: N0 R, 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
     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
! K* ^( S3 j- M; R' |4 z/ T4 \  重心位置
     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
% @. y% |0 k! J1 x" ]+ g2 V. Q  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
- w, ?2 k" U$ O6 z' j  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
. h# Z+ ]; j$ P8 f9 u7 L( F$ D, t
" s7 P; _: \. c) X: R控制程序
3 k+ {, v# j/ M' N) Y2 m  运动过程控制
. y. F( y' k7 |1 n     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）

调试与运行
8 w; c# m- [! K' A3 E1 G  轮子转速调整（车轮大小的设定）
      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
. t2 V. l% Z' d" B: g; S' S      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

$ W  a! Y5 D3 O8 M0 T

然后上源代码：

1. 
   ; X- _# @, l0 ~7 d5 x4 g! P
2. importlejos.robotics.navigation.DifferentialPilot;
   
3. import lejos.util.Delay;
   
4. 
   
5. /**
   
6. *Robot that stops if the buttons are presses before it completes its travel.
   6 V: M8 D7 y$ Q
7. */
   
8. 
   
9. 
   ( v6 Z/ h* L& @& ~! K5 |* a2 h
10. public class Straight {
    
11.   DifferentialPilotpilot;
    
12.   doubleleftD = 4.3, rightD = 4.3;
    ! I. }0 P, q4 t
13. 
    
14.   publicvoid adjust() {
    ! a% M, p+ y# @3 T& d% |6 d
15.            //wait for release
    + H. T  x2 }( e" n
16.            while(Button.readButtons() > 0)
    
17.                    ;
    
18.            while(Button.readButtons() == 0) {
    . O1 r5 R7 r/ m3 q$ D- f
19.                    //input size by adjusting the wheels
    1 M- B& C: t6 h' ~
20.                    rightD= (double) (Motor.A.getTachoCount()) / 2160 + 4.3;
    7 r4 D' F2 O; A: K* [7 x
21.                    leftD= (double) (Motor.B.getTachoCount()) / 2160 + 4.3148;// 调试所得值
    / a1 y: s# I( N6 {) s3 h
22. 
    
23.                    //display the size input
    $ L$ s0 G; H  l1 i
24.                    LCD.drawString("L:"+ String.valueOf(leftD), 0, 0);
    
25.                    LCD.drawString("R:"+ String.valueOf(rightD), 0, 1);
    2 S! b* R# [$ t3 y. P1 q% B: P
26.                    Delay.msDelay(100);
    / `; h( o2 W- z% W. G
27.                    LCD.clear();
    ! k7 E; I6 x- ^  K
28.            }
    
29. 
    
30.   }
    1 l' h5 n0 O, A; E
31. 
    1 c% I+ r6 ^% T5 S$ O2 J4 I! C
32.   publicvoid go() {
    
33.            //准备起步
    6 \' R9 G0 F8 U; R7 C
34.            //wait for release
    % @: d) @# A3 e
35.            while(Button.readButtons() > 0)
    . E# K5 n! a$ O6 X
36.                    ;
    
37.            System.out.println("pressto go");
    ' Q9 Q/ e' h9 S0 {* _1 z4 `
38. 
    
39.            Button.waitForAnyPress();
    . Y, s9 X' A; e1 v3 r
40.            LCD.clear();
    6 U6 S& ~: A% K: _
41. 
    
42.            //初始化
    
43.            pilot= new DifferentialPilot(rightD, leftD, 13.5, Motor.A, Motor.B, true);
    
44.            pilot.reset();
    ) O7 D) W2 d4 B/ _* P
45. 
    ) G8 j/ G5 |- i3 u4 w
46.            Delay.msDelay(3000);
    ! w4 p" L; \5 x
47. 
    
48.            doublespeed = 10;
    
49.            doubledistance = 0;
    
50. 
    ! t* S  }' n- l4 c
51.            //起步加速
    
52.            pilot.travel(300,true);
    # M: t' U- e  \2 e3 I* \* Y/ a
53. 
    " m6 W0 w4 r% d- _
54.            while(distance < 20) {
    
55.                    distance= pilot.getMovement().getDistanceTraveled();
    
56.                    speed= distance * 5 + 10;
    + N# \2 Z! ~1 G1 G
57.                    pilot.setRotateSpeed(speed);
    . G* \' x, T8 t7 P* V) z! R
58.                    Delay.msDelay(100);
    
59.            }
    9 t) K- T! D$ z. h
60.            for(int i = 0; i < 10; i++) {
    . T% `0 }8 d& F1 [* G
61.                    speed+= 5;
    
62.                    pilot.setRotateSpeed(speed);
    / Q8 }2 I* `- l# O
63.                    Delay.msDelay(200);
    
64.            }
    
65. 
    : ?/ |# |6 Q# X( n
66.            //TODO 减速
    
67. 
    
68.            //停止机能
    % ^+ v5 F/ [! |, J
69.            while(pilot.isMoving()) {
    
70.                    if(Button.readButtons() > 0)
    # Z4 r' ?7 f, T( h! \. R, c
71.                            pilot.stop();
    $ l! P. T( r- i
72.            }
    9 l' ]1 c, Y: G9 E
73. 
    7 Q2 r) b  E+ i, ]3 {
74.            System.out.println("" + pilot.getMovement().getDistanceTraveled());
    ! U/ G! J3 u& g) z: X/ F% ?
75.            System.out.println(-Motor.A.getTachoCount());
    
76.            System.out.println(-Motor.B.getTachoCount());
    3 D9 Q  j$ ?/ l* t8 g+ f/ q, e, S
77.            Button.waitForAnyPress();
    5 M2 E8 _  B6 h
78.   }
    1 i& G5 N$ p8 H' J" y
79. 
    3 o7 f  s, E# U+ e: [5 }, o# [
80.   publicstatic void main(String[] args) {
    4 g3 j. z% `- i5 e7 Z& l6 a
81.            Straighttraveler = new Straight();
    
82. 
    
83.            traveler.adjust();
    ! r$ H2 r# X9 W/ g$ k
84.            traveler.go();
    * P& J- _2 [2 V! B/ }8 a
85.   }
    % [% \  @- x9 l
86. }

复制代码

hello怪

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satan1124

这个源代码是什么语言呀

clx

4 M& R1 F0 {0 ]0 e' s
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
" g6 j7 f$ `4 R0 ~( K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， ...

; J; u* u- U7 E" F' G  d; b: P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