最直的三百厘米——开环控制的小车

hello怪

7 G* _( P) w% z, z4 l! b, c
, R$ p' W8 l& @

（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

  V' H: G) j$ V/ b

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：

5 V+ m* v+ @" x, ^8 J0 W1 Y8 w. 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
6 K+ a* z6 _$ X. E# ~
% b: r1 j# J  O: Q5 k4 }车子结构
  轮子间距
1 q- _8 x: P' ^. p     轮子间距越大越好，稍微想一下便知
2 G- P6 S0 w8 h  Z' K  轮子大小
2 w2 m3 m, S! w+ Z9 Q     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）
6 V/ n, {2 ^2 |' _  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
/ u; _! |+ j# p% H/ w  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
, _+ R1 Y8 F/ w9 F# K. |7 F  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$ Z7 Y- _, S0 s! |) B# 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
' ^' z7 U4 w+ T
控制程序
  运动过程控制
$ `6 K9 Z/ x5 v$ i; _     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）

, z2 s1 U0 B2 E3 J调试与运行
, K" S0 F  ?2 d4 s3 C/ R  轮子转速调整（车轮大小的设定）
- P  E: u. f$ W      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 f8 S: ^4 I, @- s

然后上源代码：

1. 
   * r+ j" z4 v  S4 b% C1 Y) A( w1 A
2. importlejos.robotics.navigation.DifferentialPilot;
   
3. import lejos.util.Delay;
   " R2 o- ^# V8 c' w. R
4. 
   
5. /**
   1 K; E" {* s" J
6. *Robot that stops if the buttons are presses before it completes its travel.
   
7. */
   5 Q: \" }! k- I: X# S
8. 
   
9. 
   
10. public class Straight {
    
11.   DifferentialPilotpilot;
    ; l$ g1 l* d: ]+ S5 Q; ~" s
12.   doubleleftD = 4.3, rightD = 4.3;
    
13. 
    
14.   publicvoid adjust() {
    ( F6 a  `- R: ^+ ~( D6 p3 X
15.            //wait for release
    
16.            while(Button.readButtons() > 0)
    3 o+ Y& ^& r3 K$ n6 o( U) Z! h8 s: F
17.                    ;
      e$ M  L! ^6 T: y3 ?
18.            while(Button.readButtons() == 0) {
    % T. B1 D3 n' Y0 w# l0 C1 `9 z
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
    " E/ Q1 Q3 U5 [" t" `; D, O
22. 
    
23.                    //display the size input
    
24.                    LCD.drawString("L:"+ String.valueOf(leftD), 0, 0);
    # r/ T( d4 l/ d6 S- b* I9 T1 t1 u
25.                    LCD.drawString("R:"+ String.valueOf(rightD), 0, 1);
    
26.                    Delay.msDelay(100);
    
27.                    LCD.clear();
    
28.            }
    4 ?7 @0 N/ t9 [* |4 ?7 l' g  G
29. 
    / W! Z9 n$ F9 x0 V# {4 ?& c
30.   }
    0 l8 Y0 w2 L. O: Y
31. 
    2 p; Y  M2 ~5 v& v$ Z2 @7 u: h
32.   publicvoid go() {
    
33.            //准备起步
    
34.            //wait for release
    ) R" V7 f8 W# r% b
35.            while(Button.readButtons() > 0)
    
36.                    ;
    1 R; R/ A& r1 W0 E/ a8 W
37.            System.out.println("pressto go");
    
38. 
    $ e' z4 f; V- |2 `, H$ t$ ~
39.            Button.waitForAnyPress();
    
40.            LCD.clear();
    
41. 
    7 {1 |! a& ?. [/ R$ Y
42.            //初始化
    1 }/ g+ n  k/ y" C
43.            pilot= new DifferentialPilot(rightD, leftD, 13.5, Motor.A, Motor.B, true);
    
44.            pilot.reset();
    
45. 
    # K  ^. a$ B7 C3 Y& W
46.            Delay.msDelay(3000);
    2 o+ A" I4 z& L$ R; ~& T
47. 
    ! C( V6 h' I1 Z% U" y1 w* L
48.            doublespeed = 10;
    + w7 i6 s1 X$ z% f1 ]+ \
49.            doubledistance = 0;
    + O2 x+ X6 J9 A
50. 
    9 Z5 O) J3 O6 H7 \7 p
51.            //起步加速
    3 `$ t% H+ V6 o2 |
52.            pilot.travel(300,true);
    
53. 
    $ E) U! K7 c# x( D' y1 o
54.            while(distance < 20) {
    
55.                    distance= pilot.getMovement().getDistanceTraveled();
    
56.                    speed= distance * 5 + 10;
    7 f8 x, [1 c6 c5 G: X! a7 Y
57.                    pilot.setRotateSpeed(speed);
    8 m4 q; x5 M$ Y3 K% M5 M+ o
58.                    Delay.msDelay(100);
    
59.            }
      x5 }3 ]3 P1 D1 z# q: {, o) q3 K
60.            for(int i = 0; i < 10; i++) {
    
61.                    speed+= 5;
    4 T5 k6 f" s) d+ C8 R* g! x& ?( n( y
62.                    pilot.setRotateSpeed(speed);
    
63.                    Delay.msDelay(200);
    : L; f' u' {% R
64.            }
    
65. 
    % A* @2 T, w- }. T! M- {/ G! {
66.            //TODO 减速
    
67. 
    & E5 ?9 m6 ^) V5 T( B( p
68.            //停止机能
    
69.            while(pilot.isMoving()) {
    
70.                    if(Button.readButtons() > 0)
    
71.                            pilot.stop();
    
72.            }
    
73. 
    8 B. J5 \- n" t% S% C
74.            System.out.println("" + pilot.getMovement().getDistanceTraveled());
    
75.            System.out.println(-Motor.A.getTachoCount());
    8 F5 `( @2 a' f4 K/ j7 [& q" {
76.            System.out.println(-Motor.B.getTachoCount());
    ' ]" k8 _0 {3 L6 P/ Q8 i! q
77.            Button.waitForAnyPress();
    6 F% j5 P% f% o) c
78.   }
    
79. 
    2 y5 g% A. e; `5 y& \3 O
80.   publicstatic void main(String[] args) {
    , C8 e+ m& q3 C* _$ r; g
81.            Straighttraveler = new Straight();
    
82. 
      M: x) M5 c+ `; w6 c/ K* v
83.            traveler.adjust();
    
84.            traveler.go();
    & F& C) ]; p1 t4 j( T0 _+ n
85.   }
    
86. }

复制代码

" g. w7 {9 w5 O) Z' h" ~

hello怪

二楼自占备用，欢迎发表评论

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
% E. Y. ?  g: @) 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， ...

" e! G! S6 y* j7 }" U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