最直的三百厘米——开环控制的小车

hello怪

8 D% |: i2 N1 `7 K

（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：

4 f) }3 z& A8 v6 X5 r1 n1 \3 ^场地
1 A: a  F* k$ `4 f  水平度和光滑度

在家里当然瓷砖的效果是最好的
( P0 _9 |/ n  m1 |& i0 q/ ~  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

  G" ^4 {. Y. ]5 V4 s' L车子结构
: s+ D3 }- m4 X  轮子间距
& J( p% H  H" o) F" I' D5 Y     轮子间距越大越好，稍微想一下便知
. G" ]* b  J/ W! m  b9 d( ]  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
4 L4 k- u2 m8 R& s     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
  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。。。）
% e$ P: d% U# U& [( I2 s  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
7 n: b  ?) i# ^3 V4 k, A
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）

% s( d8 H4 h4 r8 ]! R) x调试与运行
  轮子转速调整（车轮大小的设定）
: I' T3 h  h! M( N! `; j8 j; C- Q      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
8 L+ A" N# q& c2 U& U3 b( F2 r0 t6 |      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 O0 c) W2 y2 b( I2 X2 E
  e' G% R1 @4 H. F) ~" X

然后上源代码：

1. 
   " B& {0 j1 f$ K- D9 C
2. importlejos.robotics.navigation.DifferentialPilot;
   
3. import lejos.util.Delay;
   
4. 
   , w! R. O  U5 s
5. /**
   5 u, o! `% d1 H" E; x
6. *Robot that stops if the buttons are presses before it completes its travel.
   * Y( |0 X" `/ q, a- J- f7 L- ~& \
7. */
   ( X* B" B* Z. u, X! Z/ i
8. 
   
9. 
   % [+ j0 K& G1 B. x' K1 S: V
10. public class Straight {
    
11.   DifferentialPilotpilot;
    
12.   doubleleftD = 4.3, rightD = 4.3;
    
13. 
    
14.   publicvoid adjust() {
    ' K; e. R/ i' X2 h: R
15.            //wait for release
    7 ]# s+ f5 R9 `# b2 _
16.            while(Button.readButtons() > 0)
    ! B* O5 h1 ^" J
17.                    ;
    3 y5 T+ C+ o7 }  ^
18.            while(Button.readButtons() == 0) {
    3 \: k! }6 ^1 |
19.                    //input size by adjusting the wheels
    
20.                    rightD= (double) (Motor.A.getTachoCount()) / 2160 + 4.3;
    ' D4 b/ g% d  p' `
21.                    leftD= (double) (Motor.B.getTachoCount()) / 2160 + 4.3148;// 调试所得值
    
22. 
    
23.                    //display the size input
    $ O' ]; j9 l* K2 r2 O! w; p
24.                    LCD.drawString("L:"+ String.valueOf(leftD), 0, 0);
    
25.                    LCD.drawString("R:"+ String.valueOf(rightD), 0, 1);
    6 W6 A9 l/ ~5 k$ }; H
26.                    Delay.msDelay(100);
    
27.                    LCD.clear();
    
28.            }
    + }0 m5 P$ Y7 k7 f1 p/ L  f; f& V
29. 
    
30.   }
    8 r" ^  C* @& w7 X2 v& C( G
31. 
    - ~0 h1 |0 J/ E& |, c' c) C$ f
32.   publicvoid go() {
    
33.            //准备起步
    
34.            //wait for release
    
35.            while(Button.readButtons() > 0)
    6 j! b- \3 d5 M0 g+ f! t) s) j7 W
36.                    ;
    
37.            System.out.println("pressto go");
    & C( m2 F" r; B) n& j
38. 
    
39.            Button.waitForAnyPress();
    
40.            LCD.clear();
    
41. 
    
42.            //初始化
    
43.            pilot= new DifferentialPilot(rightD, leftD, 13.5, Motor.A, Motor.B, true);
    
44.            pilot.reset();
    $ v* ?2 i# {* W5 q9 J: G* B
45. 
    
46.            Delay.msDelay(3000);
    
47. 
    
48.            doublespeed = 10;
    
49.            doubledistance = 0;
    
50. 
    
51.            //起步加速
    
52.            pilot.travel(300,true);
    
53. 
    
54.            while(distance < 20) {
    
55.                    distance= pilot.getMovement().getDistanceTraveled();
    
56.                    speed= distance * 5 + 10;
    
57.                    pilot.setRotateSpeed(speed);
    
58.                    Delay.msDelay(100);
    
59.            }
    
60.            for(int i = 0; i < 10; i++) {
    
61.                    speed+= 5;
    3 r0 p+ h1 ]7 \6 N: L8 W; ?. j
62.                    pilot.setRotateSpeed(speed);
    
63.                    Delay.msDelay(200);
    6 w+ b% j  @& U( H; R0 G
64.            }
    
65. 
    ' d: Z/ |- T; i0 e4 q/ i1 ?
66.            //TODO 减速
    4 w/ z/ y: Q1 W7 |# y
67. 
    
68.            //停止机能
    " \/ u4 T# b  L* m; H
69.            while(pilot.isMoving()) {
    5 b; f/ E, {) s8 P' u+ O* {
70.                    if(Button.readButtons() > 0)
    - G* E" |$ Z2 k, j, E
71.                            pilot.stop();
    
72.            }
    
73. 
    
74.            System.out.println("" + pilot.getMovement().getDistanceTraveled());
    
75.            System.out.println(-Motor.A.getTachoCount());
    
76.            System.out.println(-Motor.B.getTachoCount());
    8 Q+ Q( ~7 u, P; e" |
77.            Button.waitForAnyPress();
    ) p2 T$ F! }) a5 O( s
78.   }
    . y- u7 j' P7 X8 ]
79. 
    ' e0 j) A" j% [, u4 |
80.   publicstatic void main(String[] args) {
    
81.            Straighttraveler = new Straight();
    & e8 z9 ~" A5 S
82. 
    
83.            traveler.adjust();
    
84.            traveler.go();
    
85.   }
    
86. }

复制代码

1 c9 \& k8 m$ K( c6 D; C1 q. l+ k

hello怪

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satan1124

这个源代码是什么语言呀

clx

* I+ Y7 a+ R* e. `8 s! J2 q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
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， ...

# c) w2 R2 Z5 }! X5 [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