最直的三百厘米——开环控制的小车

hello怪

! h  \- l4 i: [: ?
+ E! N( ?+ g8 j) _, F- z

（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：

6 P) K+ N4 D+ N7 A7 ?/ M. A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
# }/ ^) p% h  G
/ Q3 }, {5 P! e: y# `6 P车子结构
# ?. @: z+ L7 W  i7 m4 ^  轮子间距
9 U( f- B$ @3 I4 I  R1 X: O     轮子间距越大越好，稍微想一下便知
$ ^: P8 L3 {7 B+ g$ v8 [  轮子大小
3 n9 Z8 |* j2 S     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）
! C1 B$ {8 r+ n4 x6 x+ M/ u5 V1 h5 f  随动轮的设计
1 y" z1 {* |* \2 g( `     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 p) Q+ C2 n4 K- c2 r4 W  重心位置
1 {5 a/ L, g3 F# Y" l     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
$ Q, u5 @. |/ W$ X3 d0 Z6 A5 q  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
9 Z+ E6 R* P4 }# |! S5 n/ x
' A0 D* W3 H) ^3 I9 V7 S1 [$ L控制程序
  运动过程控制
. Y. @. Q5 H- V     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）
. n7 u3 s2 I6 y' l" a# ]/ `7 G
调试与运行
  轮子转速调整（车轮大小的设定）
      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
0 f8 F0 J' v2 C. X2 @$ [) W1 Z$ d1 ~  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

% i& z" Q4 a. ~! @' M/ s( t
- a% b2 B! u- @. W. B: L

然后上源代码：

1. 
   
2. importlejos.robotics.navigation.DifferentialPilot;
   8 L! l/ K% L' q1 h, p8 n$ U
3. import lejos.util.Delay;
   8 w$ k/ q- E1 F  C( v
4. 
   
5. /**
   ; i" ?/ B7 x6 v7 M/ w0 r! ]1 N
6. *Robot that stops if the buttons are presses before it completes its travel.
   
7. */
   , Q+ ^, `# d. f8 B7 n/ O. {( I
8. 
   
9. 
   % `) q8 p+ @+ g8 k, j; b( V
10. public class Straight {
    
11.   DifferentialPilotpilot;
    
12.   doubleleftD = 4.3, rightD = 4.3;
    
13. 
    1 A5 X/ r0 l$ K) Q" B
14.   publicvoid adjust() {
      U0 b/ f. [. r+ i3 L
15.            //wait for release
    ' {- m4 X( h8 R- L% c8 n
16.            while(Button.readButtons() > 0)
    4 y- |. ^% P7 I2 L. @6 V
17.                    ;
    % w* Z- U5 [3 m9 G
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. 
    0 {) a* Q) u# r" J1 u/ m
23.                    //display the size input
    4 d0 |8 f) Z! {; f4 z
24.                    LCD.drawString("L:"+ String.valueOf(leftD), 0, 0);
    
25.                    LCD.drawString("R:"+ String.valueOf(rightD), 0, 1);
    
26.                    Delay.msDelay(100);
    7 Z5 J9 r8 G  b% g. R2 m$ d
27.                    LCD.clear();
    1 I8 J2 S. T8 i+ a' X7 N( o
28.            }
    5 j! `" k. t6 t1 v) X
29. 
    
30.   }
    4 {9 N' L3 q+ b
31. 
    
32.   publicvoid go() {
    
33.            //准备起步
    5 V1 u6 c0 i2 S/ O. I4 O1 ?
34.            //wait for release
    
35.            while(Button.readButtons() > 0)
    4 v9 Z4 K, s+ {9 ]& ^( \! a! E5 Z7 N) }
36.                    ;
    
37.            System.out.println("pressto go");
    
38. 
    
39.            Button.waitForAnyPress();
    2 ~2 l+ e  |( S5 @; [) a
40.            LCD.clear();
    " m, `: }- t( O
41. 
    
42.            //初始化
    1 V- M& U) g* Q
43.            pilot= new DifferentialPilot(rightD, leftD, 13.5, Motor.A, Motor.B, true);
    
44.            pilot.reset();
    $ A: E1 P. K8 ]; k9 e& W6 J& v
45. 
    
46.            Delay.msDelay(3000);
    
47. 
    
48.            doublespeed = 10;
    % k' n& y8 |3 H: C( S, e
49.            doubledistance = 0;
    
50. 
    0 A9 r; F: t8 B% w5 n6 l
51.            //起步加速
    
52.            pilot.travel(300,true);
    6 I6 Q, {" ^! v$ v- W; e
53. 
    
54.            while(distance < 20) {
    + u' r( _( @+ p
55.                    distance= pilot.getMovement().getDistanceTraveled();
    2 O) G" W# ?# o5 S( E
56.                    speed= distance * 5 + 10;
    7 T9 T' s' m3 C3 w# X8 c% ?. |
57.                    pilot.setRotateSpeed(speed);
    
58.                    Delay.msDelay(100);
    
59.            }
    
60.            for(int i = 0; i < 10; i++) {
    
61.                    speed+= 5;
    $ n& Y( `0 H. i# b
62.                    pilot.setRotateSpeed(speed);
      n0 o+ |% Q6 P
63.                    Delay.msDelay(200);
    , d6 [! i/ c2 Q/ C, k) b7 ^- D4 h3 q
64.            }
    5 p$ C& Y2 I% y1 {' \: s: |/ w8 G
65. 
    $ ^5 I0 @! I$ A. ?) M) c7 X
66.            //TODO 减速
    5 h  F+ x1 n7 G: |6 c
67. 
    
68.            //停止机能
    
69.            while(pilot.isMoving()) {
    
70.                    if(Button.readButtons() > 0)
    - G$ ]! ~& c1 O9 Q
71.                            pilot.stop();
    
72.            }
    % T. H& @; L% k" f& k: V0 W' M
73. 
    4 q7 d, C/ M$ e6 e' l& ^9 ]+ m
74.            System.out.println("" + pilot.getMovement().getDistanceTraveled());
    4 c" R3 l2 j1 {  O. B
75.            System.out.println(-Motor.A.getTachoCount());
    1 k( P. m& F3 w
76.            System.out.println(-Motor.B.getTachoCount());
    2 Z0 v! Y7 ?  ~' j
77.            Button.waitForAnyPress();
    
78.   }
    * z- F& g/ t, ^8 ~  h" C% G5 W$ r
79. 
    1 @; V0 Y/ D) @; W; b! h" f2 I6 Y5 Y
80.   publicstatic void main(String[] args) {
    3 U, q- T+ z- P. b: p$ k6 D
81.            Straighttraveler = new Straight();
      A, V! [, y# N3 H5 Y  U
82. 
    
83.            traveler.adjust();
    
84.            traveler.go();
    9 }  i5 X3 v  }7 S
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

' q0 w) G& P5 `% G7 W# j; H
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
9 z# f* Z6 x  B& g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， ...

  f& S8 P4 y" x  \  A# _: J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