最直的三百厘米——开环控制的小车

hello怪

% y4 U' V6 Q( p* i

（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
" z2 r* Q9 s- [4 S) S
: Q9 i5 Z/ h5 S- A0 ~6 a车子结构
  m, i: W$ L& V$ @- @* i  轮子间距
0 Z) C8 r  ~! Q" c2 \0 t     轮子间距越大越好，稍微想一下便知
- D2 N: p1 o: E  轮子大小
5 t3 ^! p7 [$ k6 H- g9 b     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）
* l$ ~+ `: ]: A  随动轮的设计
1 k8 z$ D, C" T& |     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
, ~6 R  _. R8 y0 J5 A/ ]5 v% U  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
  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
  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

控制程序
  运动过程控制
     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
% }& t  ], |/ y, @  轮子转速调整（车轮大小的设定）
! u* X8 h! g3 R2 x' F      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
( U9 e: r: u8 }9 O  K  起始位置车子正方向和直线间的夹角
7 D7 K% T% |4 B9 g      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

$ K, U& c" M5 ^: u9 D( s

然后上源代码：

1. 
   $ R5 x* D6 m2 O0 ^3 ^# K
2. importlejos.robotics.navigation.DifferentialPilot;
   % I! \) l+ R0 l6 p2 |
3. import lejos.util.Delay;
   
4. 
   
5. /**
   $ K3 Y: ^  [/ f6 e( N- m4 P
6. *Robot that stops if the buttons are presses before it completes its travel.
   
7. */
   8 |! }% n' ]% P  N2 O, y
8. 
   
9. 
   8 }* {5 U& D  X3 c  X5 T
10. public class Straight {
    
11.   DifferentialPilotpilot;
    
12.   doubleleftD = 4.3, rightD = 4.3;
    . N+ ~* E; w/ i) E# u2 H
13. 
    
14.   publicvoid adjust() {
    
15.            //wait for release
    
16.            while(Button.readButtons() > 0)
    
17.                    ;
    
18.            while(Button.readButtons() == 0) {
    5 q% \) y: t0 \% C
19.                    //input size by adjusting the wheels
    7 `$ j. d# g; y1 ]
20.                    rightD= (double) (Motor.A.getTachoCount()) / 2160 + 4.3;
    4 E5 p' `2 A4 G( o. E
21.                    leftD= (double) (Motor.B.getTachoCount()) / 2160 + 4.3148;// 调试所得值
    
22. 
    & _! J8 i, I8 J) h- r
23.                    //display the size input
    1 O( A# P. B6 k' f& E0 T0 d  W
24.                    LCD.drawString("L:"+ String.valueOf(leftD), 0, 0);
    , E" v0 `9 Q6 G
25.                    LCD.drawString("R:"+ String.valueOf(rightD), 0, 1);
    8 @; |+ y& g0 I% g! D( x: F* k1 D
26.                    Delay.msDelay(100);
    ' E3 t) r, v) Q8 C1 o8 ~
27.                    LCD.clear();
    
28.            }
    & L) M  Y* x& _  t3 H
29. 
    
30.   }
    2 W. @$ `' s- f5 p; r# ]
31. 
    " Y9 q! D; h4 P+ z' B
32.   publicvoid go() {
    
33.            //准备起步
    ! d. `- P* X$ @1 r) N% k# `' X/ l
34.            //wait for release
    8 m3 h" k2 z; e# [2 v* W
35.            while(Button.readButtons() > 0)
    ! [2 `! `$ |7 e' ^" q1 \
36.                    ;
    
37.            System.out.println("pressto go");
    
38. 
    ! r: \0 a- D4 K: b( q
39.            Button.waitForAnyPress();
    
40.            LCD.clear();
    
41. 
    ( d2 w3 I0 l: @% O$ z
42.            //初始化
    
43.            pilot= new DifferentialPilot(rightD, leftD, 13.5, Motor.A, Motor.B, true);
    8 ]) r* S) w2 W4 C( W
44.            pilot.reset();
    / t1 G0 B( m2 D# k: X/ z. d1 j4 J
45. 
    
46.            Delay.msDelay(3000);
    
47. 
    
48.            doublespeed = 10;
    6 u* L  E. g  k) u, e3 T5 R$ @8 X
49.            doubledistance = 0;
    
50. 
    % y& d, D% a7 _
51.            //起步加速
    
52.            pilot.travel(300,true);
    
53. 
    ( X3 Z7 U, _0 `; T4 u  q4 P6 H
54.            while(distance < 20) {
    
55.                    distance= pilot.getMovement().getDistanceTraveled();
    
56.                    speed= distance * 5 + 10;
    ! g/ a! W4 b, p  G  V# @' ?
57.                    pilot.setRotateSpeed(speed);
    
58.                    Delay.msDelay(100);
    & K$ Y+ c7 [0 G* f" g- G
59.            }
    1 G* b9 K( y2 @/ F' J
60.            for(int i = 0; i < 10; i++) {
    1 N0 R1 Q) o/ F$ K
61.                    speed+= 5;
    9 j2 {* Q  G3 [9 C7 Z5 b. j1 z2 v
62.                    pilot.setRotateSpeed(speed);
    5 h$ G4 q/ e! I' {: I  h
63.                    Delay.msDelay(200);
    6 Z3 @% g% ?4 L4 ^
64.            }
    
65. 
      E- [" s! f+ O2 P
66.            //TODO 减速
    4 l! B! l; O; H' G! d. `' M' M; I
67. 
    
68.            //停止机能
    6 G0 `- O& Y, O) H0 k6 G% y9 S  e5 X" h
69.            while(pilot.isMoving()) {
    / S- B6 c# A9 c- ^; B; G8 G1 s9 Y
70.                    if(Button.readButtons() > 0)
    
71.                            pilot.stop();
    3 ^2 b% u# A, w
72.            }
    
73. 
    / ~: T7 w& t4 z
74.            System.out.println("" + pilot.getMovement().getDistanceTraveled());
    
75.            System.out.println(-Motor.A.getTachoCount());
    
76.            System.out.println(-Motor.B.getTachoCount());
    
77.            Button.waitForAnyPress();
    : e9 u8 ]* u! w; H9 P/ @
78.   }
    * d' q8 A2 V( [9 c. }6 Z! t) Z
79. 
    " q. E) v2 w# [4 s4 |7 ]
80.   publicstatic void main(String[] args) {
    
81.            Straighttraveler = new Straight();
    
82. 
    
83.            traveler.adjust();
    2 V# j: |9 C8 H
84.            traveler.go();
    . t! U0 n" G; h7 e/ R9 F. b
85.   }
    ' m& O9 K$ N- `8 i- s; T. \& v
86. }

复制代码

hello怪

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satan1124

这个源代码是什么语言呀

clx

% }$ n( k9 @2 V2 I1 M% B- g; x2 W
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
8 A& p- 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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