最直的三百厘米——开环控制的小车

hello怪

: Y& i# ]9 X4 x+ O0 C. {" q: \

（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

$ c* p+ G9 x5 m; 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：

( `9 k9 Y( t! F9 ?7 H# f  L场地
. ~! E4 U# R" N% i: |$ W* E  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# l) v# }9 Q: G
+ w( y) Z6 J/ W. m1 w6 |车子结构
/ W/ m* k* ]4 T: O/ o  U. {  轮子间距
& x2 s+ S) `1 ?  q3 _     轮子间距越大越好，稍微想一下便知
  轮子大小
/ o+ e  Q. s8 z* i6 B     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）
& F* v% u$ H3 @% g$ {  随动轮的设计
; d" k4 u  C$ n- O& W( Q     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
% a. [6 V' t  U2 R  重心位置
( F! e1 ^2 D$ B- D' Y6 x     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。。。）
! o- E% m  C' X& p. I& ~% F& {  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
- n0 a7 a" O. v5 q9 N6 c2 ^$ U4 ]
控制程序
2 f( l* \+ A" ?3 [; a9 B  运动过程控制
3 F. o7 I* u7 B: F# g! f" ]     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）

调试与运行
& U$ d6 y9 k4 M1 ]6 X% m  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
  起始位置车子正方向和直线间的夹角
3 D1 O: N% K* n7 a4 z$ X( Q      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

; q: |9 v3 e5 c

- x! D, ~$ {" U% P3 _- k% E& e

然后上源代码：

1. 
   
2. importlejos.robotics.navigation.DifferentialPilot;
   " J3 w  H% w0 ~- q' S6 s: i+ _, ]
3. import lejos.util.Delay;
   " B+ o1 y1 Y: P
4. 
   + e" r$ g- s  U
5. /**
   
6. *Robot that stops if the buttons are presses before it completes its travel.
   
7. */
   ; z' ^, H" m/ U0 v5 k! T
8. 
   
9. 
   + M$ B& Y( D& B! s' ?9 u9 \0 u
10. public class Straight {
    5 P' d) Z2 {* c% i1 [5 x; {6 N% l
11.   DifferentialPilotpilot;
    ; u0 ~' D/ V! u: S' {7 B2 S
12.   doubleleftD = 4.3, rightD = 4.3;
    4 M! I3 M2 j' n
13. 
    8 N8 Z6 E6 V$ ~
14.   publicvoid adjust() {
    
15.            //wait for release
    
16.            while(Button.readButtons() > 0)
    ! s  J1 S$ O* _/ Z+ V; J" @
17.                    ;
    0 ^1 k, @6 y- j% `" q
18.            while(Button.readButtons() == 0) {
    ' P6 F6 e4 ]4 m7 n/ J! w. s! B
19.                    //input size by adjusting the wheels
    $ V; ?( B  ]' _* [0 g0 ?' L; w- `; y. Z
20.                    rightD= (double) (Motor.A.getTachoCount()) / 2160 + 4.3;
    
21.                    leftD= (double) (Motor.B.getTachoCount()) / 2160 + 4.3148;// 调试所得值
    ( h- |+ ]2 h6 _( o( X
22. 
    
23.                    //display the size input
    
24.                    LCD.drawString("L:"+ String.valueOf(leftD), 0, 0);
    
25.                    LCD.drawString("R:"+ String.valueOf(rightD), 0, 1);
    0 x9 q; a5 K5 g0 Y' o( {# E5 {+ Y
26.                    Delay.msDelay(100);
    
27.                    LCD.clear();
    
28.            }
    
29. 
    
30.   }
    
31. 
    
32.   publicvoid go() {
    ) l% X( f% t8 g, [% W2 g. p
33.            //准备起步
    
34.            //wait for release
    
35.            while(Button.readButtons() > 0)
    
36.                    ;
    6 P4 D. l  f, P+ C7 H3 d3 D, |
37.            System.out.println("pressto go");
    8 R# k# l# O, Z; B
38. 
    
39.            Button.waitForAnyPress();
    
40.            LCD.clear();
    
41. 
    $ P1 D7 G3 k! {0 w& c* A$ a2 t
42.            //初始化
    
43.            pilot= new DifferentialPilot(rightD, leftD, 13.5, Motor.A, Motor.B, true);
    
44.            pilot.reset();
    
45. 
    
46.            Delay.msDelay(3000);
    
47. 
    
48.            doublespeed = 10;
    
49.            doubledistance = 0;
    
50. 
    
51.            //起步加速
    
52.            pilot.travel(300,true);
      `+ Y* `: i  N$ w0 |6 i+ o( Y- w
53. 
    ' F* w! d; ?1 x& E/ f; `* A6 Y
54.            while(distance < 20) {
    - a! S$ Y5 y+ }# t" h* [
55.                    distance= pilot.getMovement().getDistanceTraveled();
    
56.                    speed= distance * 5 + 10;
    ! o& A4 @6 \$ D# x2 d2 m6 I
57.                    pilot.setRotateSpeed(speed);
    # R; Q. o/ L/ o
58.                    Delay.msDelay(100);
    + z) J. s0 V9 Y( Z. \
59.            }
    0 Y+ Q* V* A' s) ?% v; d/ E
60.            for(int i = 0; i < 10; i++) {
    / ~$ }# N6 r6 F+ D: B0 x8 X+ m
61.                    speed+= 5;
    
62.                    pilot.setRotateSpeed(speed);
    
63.                    Delay.msDelay(200);
    
64.            }
    ; L% k, t9 t- G% b6 y
65. 
    2 Y( E2 X8 u: ^; N, |( Q
66.            //TODO 减速
    ! z# _, }3 B2 s9 [3 R* E: Q+ k  u$ K
67. 
    ! S  A8 v4 D2 m' g5 {
68.            //停止机能
    + `. u% F& c, N
69.            while(pilot.isMoving()) {
    , B, ^4 Z$ ?* `# [6 M. ^
70.                    if(Button.readButtons() > 0)
    . q" k2 x8 r' t5 \. E* p
71.                            pilot.stop();
    
72.            }
    
73. 
    1 W: G9 Z2 D1 ?' M1 J- }
74.            System.out.println("" + pilot.getMovement().getDistanceTraveled());
    
75.            System.out.println(-Motor.A.getTachoCount());
    . O- g, h+ {4 N* l( ^9 w
76.            System.out.println(-Motor.B.getTachoCount());
    
77.            Button.waitForAnyPress();
    8 \0 w7 t9 I# R* _4 e
78.   }
    
79. 
    
80.   publicstatic void main(String[] args) {
    
81.            Straighttraveler = new Straight();
    0 G/ n6 z8 g, w( T' j
82. 
    
83.            traveler.adjust();
    : \0 _3 `6 D" i6 \) ]6 ]
84.            traveler.go();
    
85.   }
    
86. }

复制代码

& |( q6 j3 b9 F6 ?

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
- ]7 p+ q. l0 k3 L! g& ^2 P( \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， ...

- p7 O6 O8 G& ?/ T* e; S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

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