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：

, Y+ n, I0 _: |8 F% n* o场地
  水平度和光滑度

在家里当然瓷砖的效果是最好的
# R0 x; m+ K$ J4 n* a  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

* I' ]* _/ J; U8 p' ]+ B车子结构
  轮子间距
     轮子间距越大越好，稍微想一下便知
  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
# E/ Q# O+ q; R6 h* S' l8 O     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
- T: N. s. g* R2 P+ L  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。。。）
% ]. x! e2 K( o2 L  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

控制程序
3 ^/ e9 j8 c4 T6 _) f% A: s! S  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）
+ i/ w, d; o( X' L/ _8 H! C; y4 g+ {
7 u& v2 H% c9 q5 X" V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
8 H2 @1 }* o& {( J. P/ F  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

+ G6 j( u- ]( ]+ F8 l$ i9 k

" ]7 M6 {. o& {* X

然后上源代码：

1. 
   
2. importlejos.robotics.navigation.DifferentialPilot;
   - S0 B/ c; Y; L
3. import lejos.util.Delay;
   ( ~! a1 y/ n- l+ s# Z0 ^; x
4. 
   # h3 {9 r# y, U% l* _+ V  g4 b  e
5. /**
   
6. *Robot that stops if the buttons are presses before it completes its travel.
   
7. */
   6 G( }4 }  c9 Y5 I1 h1 ~: z
8. 
   
9. 
   
10. public class Straight {
    
11.   DifferentialPilotpilot;
    
12.   doubleleftD = 4.3, rightD = 4.3;
    8 o$ D7 `; i$ {
13. 
    # i9 ^2 D# f6 o
14.   publicvoid adjust() {
    & }" w, j/ K) M$ G' p3 m
15.            //wait for release
    ) l- c' M) N9 C1 B. \
16.            while(Button.readButtons() > 0)
    
17.                    ;
    & |( J9 K, L, j' s1 }* _
18.            while(Button.readButtons() == 0) {
    
19.                    //input size by adjusting the wheels
    
20.                    rightD= (double) (Motor.A.getTachoCount()) / 2160 + 4.3;
    $ H3 i8 I) O3 ~4 u
21.                    leftD= (double) (Motor.B.getTachoCount()) / 2160 + 4.3148;// 调试所得值
    
22. 
    
23.                    //display the size input
    . R5 h! E' C% U. H) J
24.                    LCD.drawString("L:"+ String.valueOf(leftD), 0, 0);
    5 R# ^$ O3 c0 D! f6 T; i* s
25.                    LCD.drawString("R:"+ String.valueOf(rightD), 0, 1);
    
26.                    Delay.msDelay(100);
    
27.                    LCD.clear();
    
28.            }
    ' @( V* N! G' ~* N* F8 h! ^" T
29. 
    
30.   }
    $ T! M' ~9 U# T  T- M
31. 
    
32.   publicvoid go() {
    
33.            //准备起步
    ) ~$ T2 {2 b$ i) M, ?) `4 j
34.            //wait for release
    
35.            while(Button.readButtons() > 0)
    
36.                    ;
    
37.            System.out.println("pressto go");
    9 c- g! a* L2 B2 J/ N: A0 M+ n
38. 
    . R( B* O! n, H! p8 Y$ f
39.            Button.waitForAnyPress();
    
40.            LCD.clear();
    
41. 
    
42.            //初始化
    ! y, _# Q- Z7 |+ K% ]: \# U
43.            pilot= new DifferentialPilot(rightD, leftD, 13.5, Motor.A, Motor.B, true);
    ) w$ [* m2 G# u
44.            pilot.reset();
    . y* ^! U9 O; L& J2 |5 Q/ ?% Y
45. 
    3 o* g! u& o1 N$ Q  |; f0 T" e
46.            Delay.msDelay(3000);
    . Q7 G  z/ j0 J4 ?: O0 P5 z/ h8 E- w: i
47. 
    
48.            doublespeed = 10;
    
49.            doubledistance = 0;
    
50. 
    
51.            //起步加速
    
52.            pilot.travel(300,true);
    
53. 
    ) r1 i1 Y. M' I2 C* y4 \/ q
54.            while(distance < 20) {
    
55.                    distance= pilot.getMovement().getDistanceTraveled();
    ) }& P0 @/ \4 }3 D5 W- Q
56.                    speed= distance * 5 + 10;
    , F- P5 K0 F! V
57.                    pilot.setRotateSpeed(speed);
    
58.                    Delay.msDelay(100);
    
59.            }
    ' W# z0 A* J5 E. `# ?8 \+ P. T
60.            for(int i = 0; i < 10; i++) {
    - K4 y1 p: Q( F& M) [
61.                    speed+= 5;
    " Z% N( ~6 P* N9 ?: _
62.                    pilot.setRotateSpeed(speed);
    * F- h" u- X; M- I, p: X
63.                    Delay.msDelay(200);
    ! b# v/ g  w" H& g/ _% n% _9 \- p
64.            }
    # R, A: ]# p2 {+ W; x/ T
65. 
    : d0 D1 a* `- b6 `
66.            //TODO 减速
    # T/ \( }$ m3 V+ }( f; T
67. 
    
68.            //停止机能
    
69.            while(pilot.isMoving()) {
    . C5 }* H9 `& K+ K
70.                    if(Button.readButtons() > 0)
    - _, p+ l+ ~! i2 O
71.                            pilot.stop();
    
72.            }
    
73. 
    
74.            System.out.println("" + pilot.getMovement().getDistanceTraveled());
    % [: A% ~3 f3 m- J# s
75.            System.out.println(-Motor.A.getTachoCount());
    
76.            System.out.println(-Motor.B.getTachoCount());
    ! n0 P5 X' N8 h5 \4 i
77.            Button.waitForAnyPress();
    8 F6 f" O; i  J: E
78.   }
    ' t8 i/ s  E4 v! E
79. 
    . x6 f. Y& v: [- l; {
80.   publicstatic void main(String[] args) {
    
81.            Straighttraveler = new Straight();
    
82. 
    / r( G. I$ o# @6 e/ ~
83.            traveler.adjust();
    # g2 @2 V( Q/ h/ z
84.            traveler.go();
    
85.   }
    3 z# s1 J: x" A& B! ~5 n+ B
86. }

复制代码

* ~$ Y# B8 G. q& t  a/ V4 Z

hello怪

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satan1124

这个源代码是什么语言呀

clx

/ e. k, M; t0 j4 F
2 o& L2 a7 y/ {7 _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， ...

! \- m7 w5 k0 D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