最直的三百厘米——开环控制的小车

hello怪

/ f) V# F3 C/ g) ~( ^7 q
( F8 u+ T" }; c2 O

（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

* n  D; y. P2 Z6 ^/ R! ]) i

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：

1 w5 w$ y: x5 T+ `场地
  水平度和光滑度

在家里当然瓷砖的效果是最好的
9 F- x! J) u7 |$ v  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
1 a1 I5 J0 E8 _& }- E+ H2 D
车子结构
  轮子间距
- f: n7 `& @' p- x) J* C- h9 |     轮子间距越大越好，稍微想一下便知
/ `& t* `" r8 F9 {  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
  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
, f7 Y9 C# F. U3 ]8 s  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）

/ C. E  x/ R8 [, {* K5 H! a3 @) Y调试与运行
1 Q4 e: x2 f, g( x9 G- U- x2 }  轮子转速调整（车轮大小的设定）
* `" z7 a/ k$ d7 _" \2 w7 e8 }      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
* ?6 }0 f9 I! y8 F0 ]2 ~7 e4 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

0 e* Z; m, H! U, I) T" W6 j
' h5 r8 ^  w* {
/ t9 ~7 {2 q: [& i  i3 `$ Z* r

然后上源代码：

1. 
   " O: i, B2 z; e
2. importlejos.robotics.navigation.DifferentialPilot;
   5 r5 E) @: s& K! k; p7 I- ^7 d
3. import lejos.util.Delay;
   
4. 
   9 P/ `% d9 S8 c4 [7 t8 _3 G1 b
5. /**
   4 j9 n* u! d2 K4 p
6. *Robot that stops if the buttons are presses before it completes its travel.
   0 z5 g# k( ^. M4 C: W
7. */
   / \0 s0 t% I0 v/ ^: L( Y
8. 
   ) U& p8 R3 g0 P5 c
9. 
   * T/ O% _  T: M
10. public class Straight {
    - p1 X/ U- d7 w; a" t1 h; J
11.   DifferentialPilotpilot;
    
12.   doubleleftD = 4.3, rightD = 4.3;
    
13. 
    # R/ U7 C% N! `) x( H
14.   publicvoid adjust() {
    * Q8 L5 x0 ^  w
15.            //wait for release
    
16.            while(Button.readButtons() > 0)
    # \/ Z# T1 T5 ^* `
17.                    ;
    
18.            while(Button.readButtons() == 0) {
    ' X" ]- H( ?# W& C/ E9 w5 ?; s
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
    
24.                    LCD.drawString("L:"+ String.valueOf(leftD), 0, 0);
    6 S5 [5 C! F: m3 J# A& t
25.                    LCD.drawString("R:"+ String.valueOf(rightD), 0, 1);
    
26.                    Delay.msDelay(100);
    5 @! T7 J( {$ H2 P, n8 c' ^  h
27.                    LCD.clear();
    5 d/ \/ A) N( b  {. E2 t# N: X
28.            }
    
29. 
    
30.   }
    
31. 
    % j- K$ e* ?: L& C
32.   publicvoid go() {
    * P& ]: L3 W6 a+ d' k9 z8 y
33.            //准备起步
    ! _  E* U* J5 @* S1 g1 K- [5 h
34.            //wait for release
    
35.            while(Button.readButtons() > 0)
    
36.                    ;
    . }5 Z& v/ L2 f+ `
37.            System.out.println("pressto go");
    ; x2 w0 S+ n" M' p. R9 G. }8 R  p
38. 
    % p5 T- P5 \) j5 _8 G* E
39.            Button.waitForAnyPress();
    
40.            LCD.clear();
    
41. 
    
42.            //初始化
    
43.            pilot= new DifferentialPilot(rightD, leftD, 13.5, Motor.A, Motor.B, true);
    " E0 k9 L$ v6 `" m
44.            pilot.reset();
    
45. 
    
46.            Delay.msDelay(3000);
    7 I8 A7 u* h8 P  [/ {) H' j1 c
47. 
    
48.            doublespeed = 10;
    " V3 F. X/ \. r1 V% {! q
49.            doubledistance = 0;
    * N9 C# T% ?! X& W! G0 D/ q
50. 
    ) b& C1 F5 g. {& N/ t/ y7 J/ D
51.            //起步加速
    
52.            pilot.travel(300,true);
    7 {0 w, h1 ^0 F: ^" @! n) @
53. 
      M! a$ ?' o- a! }+ Z# T
54.            while(distance < 20) {
    6 ?' {+ ^% v, p5 ]6 l
55.                    distance= pilot.getMovement().getDistanceTraveled();
    ) e7 m, |; S$ P- K, Q6 B
56.                    speed= distance * 5 + 10;
    
57.                    pilot.setRotateSpeed(speed);
    
58.                    Delay.msDelay(100);
    1 H! _; {0 E, p* U
59.            }
    
60.            for(int i = 0; i < 10; i++) {
    
61.                    speed+= 5;
    
62.                    pilot.setRotateSpeed(speed);
    
63.                    Delay.msDelay(200);
    ; m. m% L& }: @$ {9 Q3 H* u5 I) p
64.            }
    
65. 
    % k  o, l" f$ {- t1 R
66.            //TODO 减速
    - q. F$ k1 h. d
67. 
    
68.            //停止机能
    $ Z$ L/ t, z  y* }' T7 c# r+ B
69.            while(pilot.isMoving()) {
      B8 S# a0 r0 a4 a
70.                    if(Button.readButtons() > 0)
    3 L. ], K: [, C9 q! u
71.                            pilot.stop();
    
72.            }
    
73. 
    $ B2 N7 Y$ F! {
74.            System.out.println("" + pilot.getMovement().getDistanceTraveled());
    ( ^5 H3 }" Q# P4 a9 K
75.            System.out.println(-Motor.A.getTachoCount());
    
76.            System.out.println(-Motor.B.getTachoCount());
    5 `5 R- g# G: q7 i: w- l; [
77.            Button.waitForAnyPress();
    " `7 j3 R0 ?9 |: X7 o
78.   }
    , \: [6 b3 f/ Y+ H
79. 
    
80.   publicstatic void main(String[] args) {
    
81.            Straighttraveler = new Straight();
    
82. 
    - p% R* Q; ^- M! ?
83.            traveler.adjust();
    . L1 r3 b* p0 z! z; E
84.            traveler.go();
    - z8 q, Q8 H* E' s
85.   }
    8 ~( H8 j- J5 W5 ~0 M" X- [
86. }

复制代码

$ |6 `( c2 U6 \

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
% ?4 c  }3 `4 W. \# N2 `% t1 j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， ...

! f9 z5 y. I* F2 i% g2 _4 I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