最直的三百厘米——开环控制的小车

hello怪

/ `* Y" V$ {& M3 D8 c
9 l# _7 c4 w  s

（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* Y, Q+ U4 ?% x( }+ f2 M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

! b- O5 ]* B- z% \7 `# A% P; n: R车子结构
  轮子间距
/ L  P! P3 Z8 `5 J3 j     轮子间距越大越好，稍微想一下便知
& B* y* B0 V; }9 T$ P1 e  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）
: @( q1 e# [; m2 k  随动轮的设计
' X1 m& F; m+ ^) C" g, @% k     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
' R" _8 A% N- L  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
6 g& T. S7 }2 D/ L+ n% a  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

# K6 T9 F( o; ?" Z' ]: s控制程序
3 `& B& C; K+ n  D- R  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）
3 X3 W3 S) ]2 _
调试与运行
  轮子转速调整（车轮大小的设定）
2 O1 y5 w( d$ e1 o8 B1 v+ m      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
' x: A) T" c) `$ a5 E  起始位置车子正方向和直线间的夹角
4 r7 D: ?, x0 e: |9 g      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

  B" D0 [, S- X
' \: e0 D1 @0 k* E( x- C7 M

然后上源代码：

1. 
   1 H4 E7 i* }9 t
2. importlejos.robotics.navigation.DifferentialPilot;
   
3. import lejos.util.Delay;
   & \8 s& I! u6 N
4. 
   
5. /**
   2 C( S2 d( e' L2 S5 f" B
6. *Robot that stops if the buttons are presses before it completes its travel.
   & x9 }7 `& K9 `: }, a
7. */
   $ u8 L4 a" J" @( P: t' R* k0 G, m
8. 
   - h0 w8 F& k2 G) Q9 r
9. 
   : C8 L" T7 ]  O" e' i5 z9 ~9 p6 i# q. P
10. public class Straight {
    
11.   DifferentialPilotpilot;
    4 t7 A9 O+ E+ A2 w3 _" Z! g/ I
12.   doubleleftD = 4.3, rightD = 4.3;
    
13. 
    2 ^, \1 E0 `; a, H
14.   publicvoid adjust() {
    
15.            //wait for release
    ( ]+ O5 h& y, R: ]! U
16.            while(Button.readButtons() > 0)
    ; i/ \3 W+ t3 L3 M
17.                    ;
    0 ?" G+ u3 v$ [" L9 A/ p$ `3 W: L
18.            while(Button.readButtons() == 0) {
    
19.                    //input size by adjusting the wheels
    
20.                    rightD= (double) (Motor.A.getTachoCount()) / 2160 + 4.3;
    1 q# y7 p  P* R
21.                    leftD= (double) (Motor.B.getTachoCount()) / 2160 + 4.3148;// 调试所得值
    ) c+ u6 c& u) e5 Y
22. 
    ) ], I  ~, ]% G* l8 K9 U
23.                    //display the size input
    : W! `, `% T! M0 T9 u
24.                    LCD.drawString("L:"+ String.valueOf(leftD), 0, 0);
    8 q, X1 L" x" d: t& H6 a9 f/ z! B
25.                    LCD.drawString("R:"+ String.valueOf(rightD), 0, 1);
    
26.                    Delay.msDelay(100);
    " z) K$ E' B8 w" H2 i: c
27.                    LCD.clear();
    " l' u- L1 X' K6 _& a/ T; J% p
28.            }
    
29. 
    
30.   }
    ' f+ z* ?: H5 ]4 [' C
31. 
    
32.   publicvoid go() {
    " B; v  q0 i  I# P' b6 M
33.            //准备起步
    7 @) W- I5 G+ q
34.            //wait for release
    
35.            while(Button.readButtons() > 0)
    
36.                    ;
    8 l# v$ R- g1 Y0 R2 W
37.            System.out.println("pressto go");
    
38. 
    
39.            Button.waitForAnyPress();
    + I# k! ]! L( ~" T! R) b& w5 ]
40.            LCD.clear();
    + O# o( K- l% r, }( |0 n; J$ Z
41. 
    $ @  Y( ?3 Q6 M9 R; p/ d% R2 y
42.            //初始化
    
43.            pilot= new DifferentialPilot(rightD, leftD, 13.5, Motor.A, Motor.B, true);
    
44.            pilot.reset();
      T! c  y  C/ s
45. 
    
46.            Delay.msDelay(3000);
    4 i, S( T& P) r  g$ V
47. 
    
48.            doublespeed = 10;
    $ q# \1 f5 _! g. U# W! n
49.            doubledistance = 0;
    . R' y8 F7 J7 K9 d  V% ?: z
50. 
    
51.            //起步加速
      @" }) T/ n* u0 W! [
52.            pilot.travel(300,true);
    
53. 
    . K0 h) V' ^. K' Q
54.            while(distance < 20) {
    
55.                    distance= pilot.getMovement().getDistanceTraveled();
    - Z$ ^8 s  `4 h3 `
56.                    speed= distance * 5 + 10;
    5 L* Q6 C" j" c* C% h1 ]- r: I
57.                    pilot.setRotateSpeed(speed);
    , A; c, E! r) B: N: @) J
58.                    Delay.msDelay(100);
    7 u: S0 V+ u2 K; u9 u& W
59.            }
    4 `, K0 K2 x+ a
60.            for(int i = 0; i < 10; i++) {
    
61.                    speed+= 5;
    
62.                    pilot.setRotateSpeed(speed);
    
63.                    Delay.msDelay(200);
    
64.            }
    & k, x0 w8 ~# L' P% c
65. 
    8 s' L# s0 a7 h  a
66.            //TODO 减速
    
67. 
    % o% _  Q1 @3 }9 z$ o4 Q& ?
68.            //停止机能
    
69.            while(pilot.isMoving()) {
    
70.                    if(Button.readButtons() > 0)
    $ [. L0 Z5 }9 Z" f  U0 L  B, U' w
71.                            pilot.stop();
    ( T- S( a9 P$ l( f
72.            }
    * p3 [' o. k7 ^/ m
73. 
    
74.            System.out.println("" + pilot.getMovement().getDistanceTraveled());
    
75.            System.out.println(-Motor.A.getTachoCount());
    % I* P' }) ~* u2 e. i1 J$ @
76.            System.out.println(-Motor.B.getTachoCount());
    
77.            Button.waitForAnyPress();
    
78.   }
    , R' ]& g- }& [1 W# A) n; a
79. 
    
80.   publicstatic void main(String[] args) {
    
81.            Straighttraveler = new Straight();
      c) d5 I3 q$ P- I" C, p$ A) W
82. 
    
83.            traveler.adjust();
    
84.            traveler.go();
    
85.   }
      Z4 Y& G( x! y. `7 {$ R5 n6 c6 C
86. }

复制代码

9 P! `8 Z+ F' Z! ^8 E! [

hello怪

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satan1124

这个源代码是什么语言呀

clx

! F' h& q) `$ d+ n5 u, ]
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
* s/ ~4 n9 A' y/ ^* r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