最直的三百厘米——开环控制的小车

hello怪

（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：

2 D( q& m9 s, b' t% ^/ U, H" F! B场地
# q+ B; ~0 Y# z9 x. m& H2 u0 X3 {  A  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

车子结构
9 _! \6 c5 X$ S) ^  轮子间距
     轮子间距越大越好，稍微想一下便知
  轮子大小
, u* @2 _' J: k; u% r$ v     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）
# Z8 k$ D3 @- V  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
6 T. B( y1 B) r" 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
7 @$ I' C) B$ Y* n% ^  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

/ a( T$ {, n6 \$ d控制程序
: y& W0 ]0 E: _& |' s; |7 u/ Y5 K! E  运动过程控制
  g; a  o& J2 b2 M2 m( C, h     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 x/ h* i- o: M$ O6 y5 F! i
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
  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

0 I- N$ q/ y" W9 Z; ?/ @7 N6 ^

然后上源代码：

1. 
   . S& _6 ]6 M" `- B5 x1 p
2. importlejos.robotics.navigation.DifferentialPilot;
   & L( B1 S# u8 x9 Y- O1 A0 b( J6 C
3. import lejos.util.Delay;
   ) D+ i2 m, C$ I- k, Z' l0 u
4. 
   
5. /**
   
6. *Robot that stops if the buttons are presses before it completes its travel.
   
7. */
   8 T3 E9 J! N4 S$ I
8. 
   ( f. }9 I2 c, Z; Z
9. 
   ( w' @( }' s% X7 T8 Q
10. public class Straight {
    
11.   DifferentialPilotpilot;
    2 D+ z2 ?# Z: L* v; z2 I4 _
12.   doubleleftD = 4.3, rightD = 4.3;
    
13. 
    & N% e3 y: S* t% A
14.   publicvoid adjust() {
    
15.            //wait for release
    / `6 s8 ]* \3 V
16.            while(Button.readButtons() > 0)
    
17.                    ;
    $ I; X3 X0 N3 i1 p! z2 k1 O6 n7 d
18.            while(Button.readButtons() == 0) {
    / t1 f1 Y1 ^7 k. H5 t) W6 }
19.                    //input size by adjusting the wheels
    . l9 A7 R! V- S6 \3 r
20.                    rightD= (double) (Motor.A.getTachoCount()) / 2160 + 4.3;
    
21.                    leftD= (double) (Motor.B.getTachoCount()) / 2160 + 4.3148;// 调试所得值
    
22. 
    
23.                    //display the size input
    6 @9 n* r7 l0 R, n- e3 C
24.                    LCD.drawString("L:"+ String.valueOf(leftD), 0, 0);
    
25.                    LCD.drawString("R:"+ String.valueOf(rightD), 0, 1);
    
26.                    Delay.msDelay(100);
    
27.                    LCD.clear();
    
28.            }
    : v3 s, F7 V2 k6 R- k  O
29. 
    
30.   }
    
31. 
    . \  y. |4 ~- E5 s3 I
32.   publicvoid go() {
    
33.            //准备起步
    
34.            //wait for release
    2 n; A. ~7 l- X) \  }' T
35.            while(Button.readButtons() > 0)
    
36.                    ;
    
37.            System.out.println("pressto go");
    
38. 
    + ]9 {5 I1 E: ]5 V; a* ~
39.            Button.waitForAnyPress();
    
40.            LCD.clear();
    ( A# p% y" G' q& }: A8 Q
41. 
    4 H! ^* ^/ _9 Y2 a/ s. @) h6 J* c
42.            //初始化
    , q! P$ c- ^6 r$ }" L. a
43.            pilot= new DifferentialPilot(rightD, leftD, 13.5, Motor.A, Motor.B, true);
    
44.            pilot.reset();
    / v( ~+ P9 ?# w/ l7 D7 i
45. 
    
46.            Delay.msDelay(3000);
    2 {3 C- ]3 p  j+ m& Q0 |
47. 
    
48.            doublespeed = 10;
    
49.            doubledistance = 0;
    
50. 
    
51.            //起步加速
    7 I% [. Z% L0 B& f) i. O! |9 l4 H
52.            pilot.travel(300,true);
    9 b5 `, v- N& p! ?; U
53. 
    
54.            while(distance < 20) {
    1 o. a( i. z7 t
55.                    distance= pilot.getMovement().getDistanceTraveled();
    ' o  T) }- R! R
56.                    speed= distance * 5 + 10;
    
57.                    pilot.setRotateSpeed(speed);
    
58.                    Delay.msDelay(100);
    7 h, {+ C+ `/ H/ ^* t5 X$ n) F
59.            }
    
60.            for(int i = 0; i < 10; i++) {
    - A+ h- s, b' _; T# l6 b
61.                    speed+= 5;
    
62.                    pilot.setRotateSpeed(speed);
    
63.                    Delay.msDelay(200);
    0 w& W- \, S. s# ]# I% w( ~0 q
64.            }
    & B7 h1 ]% a! B5 Y5 T) Y% {
65. 
    
66.            //TODO 减速
    : T4 D: q3 @) g/ h: y
67. 
    , ~; r6 m9 C- |. o1 T7 @9 D
68.            //停止机能
    
69.            while(pilot.isMoving()) {
    + p$ j6 }1 Q! e0 I1 u7 X
70.                    if(Button.readButtons() > 0)
    
71.                            pilot.stop();
    ) V2 b. l. R9 G/ Z7 z  ]* N) [
72.            }
    - i) h% d# D3 }# i
73. 
    
74.            System.out.println("" + pilot.getMovement().getDistanceTraveled());
    
75.            System.out.println(-Motor.A.getTachoCount());
    
76.            System.out.println(-Motor.B.getTachoCount());
    + M- y9 \$ F6 G0 q5 d# e1 q/ u
77.            Button.waitForAnyPress();
    ! U- q6 n* ]: C$ M3 |, g( O7 X
78.   }
    2 E7 o8 F8 C2 {% T. N
79. 
    
80.   publicstatic void main(String[] args) {
    
81.            Straighttraveler = new Straight();
    
82. 
    5 A3 D2 ^' r, v  |1 X
83.            traveler.adjust();
    
84.            traveler.go();
    
85.   }
    2 a; M# `' `- N
86. }

复制代码

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
) U+ C$ m5 \1 ^. F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

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