最直的三百厘米——开环控制的小车

hello怪

- l$ p2 t. g. v3 M+ m
( x$ z1 B0 W% a, A5 w7 K# ]# t

（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

+ I! z/ ?+ n0 g/ `7 e

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：

$ O+ n* J9 K( A2 G* C. m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

车子结构
* T4 j2 n0 L, m0 G  轮子间距
     轮子间距越大越好，稍微想一下便知
  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）
; o; M) `; [, k. b2 g- \  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
$ V; y, w! F0 \* m4 N  重心位置
9 A$ Z7 K' o* D! Q% _! W; u     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
0 H8 Q2 P* Z% c* b, w( j$ I  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
! z; V8 h9 s" p  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）
) m1 {( V& D/ x) N% V6 K( P' N
调试与运行
  轮子转速调整（车轮大小的设定）
1 U( a9 o2 F" d1 `% M      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
8 P2 @/ G3 ?" F+ a4 ^) K& R/ O  起始位置车子正方向和直线间的夹角
      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

然后上源代码：

1. 
   
2. importlejos.robotics.navigation.DifferentialPilot;
   1 [$ J6 ?. _5 m* H1 L# e! I
3. import lejos.util.Delay;
   0 ~! w9 \% j+ {4 l. _
4. 
   % P, [6 }+ `' `
5. /**
   . L& e' f6 ^  g9 M. c  ~
6. *Robot that stops if the buttons are presses before it completes its travel.
   
7. */
   
8. 
   
9. 
   
10. public class Straight {
    4 w) @" T( l! Q2 c" D/ }: M
11.   DifferentialPilotpilot;
    
12.   doubleleftD = 4.3, rightD = 4.3;
    * Z6 m/ l$ O0 W' N: a9 ~
13. 
    $ w3 r& V; f5 ^
14.   publicvoid adjust() {
    
15.            //wait for release
    
16.            while(Button.readButtons() > 0)
    # z* l! u6 t0 B0 K3 a
17.                    ;
    5 `: ?: S& ^0 a8 A0 _+ D' l8 ^9 F
18.            while(Button.readButtons() == 0) {
    
19.                    //input size by adjusting the wheels
    
20.                    rightD= (double) (Motor.A.getTachoCount()) / 2160 + 4.3;
    
21.                    leftD= (double) (Motor.B.getTachoCount()) / 2160 + 4.3148;// 调试所得值
    
22. 
    
23.                    //display the size input
    7 J8 k  ^2 ]) w" E* D
24.                    LCD.drawString("L:"+ String.valueOf(leftD), 0, 0);
    8 `8 ~, U; d# U$ u! `' A
25.                    LCD.drawString("R:"+ String.valueOf(rightD), 0, 1);
    . o% T1 d8 t; P% g
26.                    Delay.msDelay(100);
    
27.                    LCD.clear();
    
28.            }
    
29. 
    
30.   }
    ( i1 R6 y% d' N1 d# l
31. 
    " S0 {( c; `, `* a" y0 q& o5 q; g
32.   publicvoid go() {
    , p& Z, E) ^4 q
33.            //准备起步
    : @' T' W; t5 K4 p
34.            //wait for release
    5 W3 R' c5 g. ]& S; c
35.            while(Button.readButtons() > 0)
    ( n! V. m& y/ E
36.                    ;
    ) U2 z" }! P) I
37.            System.out.println("pressto go");
    
38. 
    3 b0 A9 i( S) o% H% M' t( _0 [) l
39.            Button.waitForAnyPress();
    
40.            LCD.clear();
    ' A9 l+ a, \0 I0 N, Q
41. 
    
42.            //初始化
    1 w( U5 F6 }5 K' ^6 ]5 {
43.            pilot= new DifferentialPilot(rightD, leftD, 13.5, Motor.A, Motor.B, true);
    
44.            pilot.reset();
    ; Z9 \3 L6 H  J: V
45. 
    
46.            Delay.msDelay(3000);
    0 ~6 s/ l4 M0 b( O, x6 E8 N/ o1 J
47. 
    
48.            doublespeed = 10;
    . i: V, R# m) d1 O  F, @. x% Y
49.            doubledistance = 0;
    
50. 
    8 b/ A: u6 a' j" g: P$ r
51.            //起步加速
    
52.            pilot.travel(300,true);
    
53. 
    : i5 F6 O( H- X3 [" V' c& r
54.            while(distance < 20) {
    
55.                    distance= pilot.getMovement().getDistanceTraveled();
    " ^- f, m% Z" t9 w4 b" }
56.                    speed= distance * 5 + 10;
    ' {& t- J. _. B! o( _
57.                    pilot.setRotateSpeed(speed);
    5 ?# _# _) o0 J
58.                    Delay.msDelay(100);
    . m' x$ i( f# Q8 {( }, V* E6 v
59.            }
    8 G. q2 R& y4 c3 l+ w0 f
60.            for(int i = 0; i < 10; i++) {
    9 C7 V; t& @. T  S  E6 [
61.                    speed+= 5;
    7 U4 Q. K9 L9 K
62.                    pilot.setRotateSpeed(speed);
    
63.                    Delay.msDelay(200);
    ' z; K3 N; W. D& l3 t* j8 Q! B6 P2 v
64.            }
    
65. 
    
66.            //TODO 减速
    4 P6 y  s! q8 t6 K( H8 j# d+ D1 H
67. 
    
68.            //停止机能
    
69.            while(pilot.isMoving()) {
    
70.                    if(Button.readButtons() > 0)
    7 F  q" B. G# Q# M  Y8 H% ?
71.                            pilot.stop();
    
72.            }
    ! ?: f1 O% c5 j$ u
73. 
    
74.            System.out.println("" + pilot.getMovement().getDistanceTraveled());
    & p% E# O, D6 E6 A0 Y: M% ]* E
75.            System.out.println(-Motor.A.getTachoCount());
    
76.            System.out.println(-Motor.B.getTachoCount());
    1 [( c3 Q. w$ a
77.            Button.waitForAnyPress();
    1 z$ J" s6 H# Q
78.   }
    
79. 
    
80.   publicstatic void main(String[] args) {
    2 D3 f8 H/ k* z! S$ U% Z
81.            Straighttraveler = new Straight();
    6 U# g5 v# z0 Y; a" y/ l. ?
82. 
    + _# d8 W, Q- Y
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
  ~/ O/ Z' W4 m4 V* @+ w1 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

顶