最直的三百厘米——开环控制的小车

hello怪

) Q! A- D+ C9 l2 y

（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：

" b5 C# K. ?3 K; H* o场地
  水平度和光滑度

在家里当然瓷砖的效果是最好的
! f7 A4 c0 U$ V' \' J+ b, O8 ?  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
$ p' V7 ~# j: e, Y- f( K! F
- U6 p* F, i6 Z) _7 J$ H车子结构
  轮子间距
, t: W8 N2 R4 q" c5 r- ]     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）
: Y+ H& ~7 T% F* t5 r. T  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
9 ~8 J& f( h* W$ c  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
% D7 p; S' _7 I0 z- g; X- G
控制程序
7 `9 K7 z4 G! \3 r* N  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）
2 g; h8 d: q5 i( G5 M
调试与运行
! [, @3 B3 t* H5 a& c  {) _  轮子转速调整（车轮大小的设定）
) L8 b2 N6 n% Y/ ?      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
      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

( ]  I2 x2 `3 p; i

$ U, @1 }  h* \- A: [1 j

然后上源代码：

1. 
   
2. importlejos.robotics.navigation.DifferentialPilot;
   ' U& c5 a8 u0 i% m
3. import lejos.util.Delay;
   , V7 F% ]. I! u2 \4 J. f
4. 
     z" Q: O% U# s
5. /**
   
6. *Robot that stops if the buttons are presses before it completes its travel.
   , W1 ]- }8 K' C
7. */
   
8. 
   8 c, Y( e3 E- Z, j! y& `
9. 
   , C0 b0 p+ v% k& V1 _
10. public class Straight {
    
11.   DifferentialPilotpilot;
    " k9 b# i9 l1 f8 F" {# ]
12.   doubleleftD = 4.3, rightD = 4.3;
    
13. 
    / \$ `& S% a: T/ }) T( G+ D' Y
14.   publicvoid adjust() {
    2 S/ C% H; B+ d+ ?1 T
15.            //wait for release
    
16.            while(Button.readButtons() > 0)
    
17.                    ;
    
18.            while(Button.readButtons() == 0) {
    2 r- o) h! D( E/ L! m0 R, |* c
19.                    //input size by adjusting the wheels
    $ A' z' q& L! G/ P% Q1 c6 b
20.                    rightD= (double) (Motor.A.getTachoCount()) / 2160 + 4.3;
    
21.                    leftD= (double) (Motor.B.getTachoCount()) / 2160 + 4.3148;// 调试所得值
    
22. 
    . e9 S+ y2 }6 F# m1 X
23.                    //display the size input
    
24.                    LCD.drawString("L:"+ String.valueOf(leftD), 0, 0);
    
25.                    LCD.drawString("R:"+ String.valueOf(rightD), 0, 1);
    
26.                    Delay.msDelay(100);
    9 |0 g& Q8 Z( B
27.                    LCD.clear();
    
28.            }
    
29. 
    
30.   }
    
31. 
    0 h% j3 t) j0 M4 L. a) K, [* p
32.   publicvoid go() {
    4 U/ V; G- ?+ f- O
33.            //准备起步
    
34.            //wait for release
    
35.            while(Button.readButtons() > 0)
    
36.                    ;
    * z4 T' ~8 J- L0 O
37.            System.out.println("pressto go");
    & U3 b$ u/ P/ a2 @
38. 
    ) \; r1 c2 K1 ~0 A
39.            Button.waitForAnyPress();
      q1 Z5 C; ]/ W3 E) G& c
40.            LCD.clear();
    6 b6 o9 A$ \. y9 [) X: e+ g& a8 x! P
41. 
    ( q" H6 E! P2 V
42.            //初始化
    5 P0 }( G- x3 g
43.            pilot= new DifferentialPilot(rightD, leftD, 13.5, Motor.A, Motor.B, true);
    $ d0 d' L: z( @7 r+ ?
44.            pilot.reset();
    ; X0 C/ y0 ~1 _+ `. \; u
45. 
    7 ?7 C0 S# Y( V& L6 \% r+ }% \8 M
46.            Delay.msDelay(3000);
    
47. 
    
48.            doublespeed = 10;
    / n- u8 D9 S4 U. {
49.            doubledistance = 0;
    
50. 
    & g+ t# h3 o" ~. D
51.            //起步加速
    3 N( U5 g, d4 \  d
52.            pilot.travel(300,true);
    : S& n' P( N( x/ w* ?
53. 
    3 F! S9 H0 @" o1 x7 Y
54.            while(distance < 20) {
    5 ]2 k# o/ x- j" p7 A: I9 p( p+ c, F2 O0 \
55.                    distance= pilot.getMovement().getDistanceTraveled();
    # F& G( G5 Y9 ?: @: B
56.                    speed= distance * 5 + 10;
    
57.                    pilot.setRotateSpeed(speed);
    
58.                    Delay.msDelay(100);
    
59.            }
    
60.            for(int i = 0; i < 10; i++) {
    & t' u/ g  R9 K  \1 J$ o, y
61.                    speed+= 5;
    1 @/ g! G8 U4 x7 O
62.                    pilot.setRotateSpeed(speed);
    
63.                    Delay.msDelay(200);
    
64.            }
    
65. 
    
66.            //TODO 减速
    " v3 H! q( ]/ f4 {
67. 
    
68.            //停止机能
    1 Z. h8 {! J# @5 \- q; T* \+ Z/ Q
69.            while(pilot.isMoving()) {
    
70.                    if(Button.readButtons() > 0)
    
71.                            pilot.stop();
    
72.            }
    
73. 
    
74.            System.out.println("" + pilot.getMovement().getDistanceTraveled());
    
75.            System.out.println(-Motor.A.getTachoCount());
    " C" @9 w4 e- u
76.            System.out.println(-Motor.B.getTachoCount());
    ( A5 J% P8 s" ^# F( X
77.            Button.waitForAnyPress();
      ~' ~1 J7 {, S* f4 l, c, j8 |
78.   }
    
79. 
    
80.   publicstatic void main(String[] args) {
    ' n& C5 ~" m" y- ?6 N- v
81.            Straighttraveler = new Straight();
    
82. 
    ' a+ N0 I/ c! K- s! j7 e
83.            traveler.adjust();
    
84.            traveler.go();
    
85.   }
    0 [# J6 ~+ e$ `
86. }

复制代码

, U1 I9 P1 f1 H/ z+ {

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
/ t0 Z( L3 O6 T1 R* 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， ...

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