最直的三百厘米——开环控制的小车

hello怪

" w- m& b+ `2 V# ]

（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：

$ M7 ?# N' @* }7 f场地
3 N( O- d! a+ C% M5 b2 u" X+ \0 H  水平度和光滑度

在家里当然瓷砖的效果是最好的
3 \0 f/ Z! }' T9 |  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

. v- z* J' T5 k( W( w车子结构
  轮子间距
. F! L- l! F% g* V     轮子间距越大越好，稍微想一下便知
- c1 s. M% B/ Y; E1 M6 D. z4 T  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
) z- d) e( a' [4 [     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
0 r7 c& j/ ?; H% Y) V2 q. k! V     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。。。）
  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

, R+ L+ v) G* U+ K$ u& C8 C控制程序
  运动过程控制
- H6 }# A1 Q( [9 g) w* P5 w) m     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）
; b$ f* a% X3 Z+ K" ]* Z. V
1 [* ]/ e0 X* j4 I8 R调试与运行
1 L! U" q; M2 B, {7 r  轮子转速调整（车轮大小的设定）
2 b3 p7 l/ I5 G* R3 P      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

9 I/ Z" ~; X3 V  k) g
0 P# h! }0 s3 E4 C8 a# t0 u; t% G

然后上源代码：

1. 
   " ^. \* i. q8 k" j6 ~% c* n" a
2. importlejos.robotics.navigation.DifferentialPilot;
   
3. import lejos.util.Delay;
   5 Z& Q3 c3 w& g) I" z; n
4. 
   
5. /**
   
6. *Robot that stops if the buttons are presses before it completes its travel.
   . i8 s8 s- }, A9 V6 R% T4 g6 [
7. */
   
8. 
   
9. 
   * u- O9 s6 ^8 B% D
10. public class Straight {
    " w4 N# ~& s( g- Q  i. D$ q
11.   DifferentialPilotpilot;
    
12.   doubleleftD = 4.3, rightD = 4.3;
    ' _5 _2 K8 i, ^7 f
13. 
    * S2 o5 D* q7 M- Q* A
14.   publicvoid adjust() {
    - E$ \/ j8 E1 ], w$ i
15.            //wait for release
    
16.            while(Button.readButtons() > 0)
    
17.                    ;
    
18.            while(Button.readButtons() == 0) {
    5 a% c6 y7 N8 T/ @4 R$ 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
    3 x. h0 Q+ ]' o  m# J6 E2 v& E
22. 
    
23.                    //display the size input
    - W9 o6 i; a) H6 p* x( i
24.                    LCD.drawString("L:"+ String.valueOf(leftD), 0, 0);
    
25.                    LCD.drawString("R:"+ String.valueOf(rightD), 0, 1);
    5 r+ a9 `0 n3 w/ R, b
26.                    Delay.msDelay(100);
    % t& i0 k0 Y3 {8 \; a
27.                    LCD.clear();
    ; b8 \: S1 b8 |2 ~
28.            }
    # U9 g; t: z' `! k
29. 
    - K: o# c- a" B0 [
30.   }
    
31. 
    
32.   publicvoid go() {
    
33.            //准备起步
    
34.            //wait for release
    
35.            while(Button.readButtons() > 0)
    
36.                    ;
    
37.            System.out.println("pressto go");
    / ?; U$ M3 ]2 w
38. 
    $ u% I9 b3 F4 o8 L5 O
39.            Button.waitForAnyPress();
    
40.            LCD.clear();
    5 q- [7 Y$ O& x6 ]( Y6 @) e5 C4 R
41. 
    ) z, h3 p: a9 e+ E9 j( e. V) Z8 M
42.            //初始化
    
43.            pilot= new DifferentialPilot(rightD, leftD, 13.5, Motor.A, Motor.B, true);
    2 x4 r4 b5 W: h0 R+ R
44.            pilot.reset();
    
45. 
    
46.            Delay.msDelay(3000);
    ; P% `  v) j& q% S
47. 
    1 ?* V* N- `" ^- w; d3 }2 e9 J8 P
48.            doublespeed = 10;
    9 X+ e. W8 E' p; x, Z
49.            doubledistance = 0;
    9 H" `  f) n3 f* a7 D  X
50. 
    
51.            //起步加速
    0 a! {$ O( R! H( K
52.            pilot.travel(300,true);
    
53. 
    ' B7 E% q% G0 A8 d9 a; m1 T/ S9 P
54.            while(distance < 20) {
    
55.                    distance= pilot.getMovement().getDistanceTraveled();
    
56.                    speed= distance * 5 + 10;
    % v: E: }( k: `  @' F$ g# z
57.                    pilot.setRotateSpeed(speed);
    $ c6 }# z" q- R0 B
58.                    Delay.msDelay(100);
    
59.            }
    
60.            for(int i = 0; i < 10; i++) {
    3 ^6 G: w5 _1 s& ^; k9 u
61.                    speed+= 5;
    ) ~6 e. J4 v7 O; n
62.                    pilot.setRotateSpeed(speed);
    
63.                    Delay.msDelay(200);
    * c; {/ s; i- ]. X3 Z0 }4 u
64.            }
    
65. 
    8 \" B9 Z9 G; \: Y
66.            //TODO 减速
    2 O' U- o2 v" U. S+ U
67. 
    6 ^* q2 Y8 V( x' W( w' f! W
68.            //停止机能
    
69.            while(pilot.isMoving()) {
    
70.                    if(Button.readButtons() > 0)
    
71.                            pilot.stop();
    
72.            }
    
73. 
    , E) e! c4 c! w' N
74.            System.out.println("" + pilot.getMovement().getDistanceTraveled());
    
75.            System.out.println(-Motor.A.getTachoCount());
    , U, T- j+ P8 J' T6 E
76.            System.out.println(-Motor.B.getTachoCount());
    
77.            Button.waitForAnyPress();
    
78.   }
    ) b9 |7 W9 t; P: d4 {; w
79. 
    ( X; w' n& W3 @' S
80.   publicstatic void main(String[] args) {
    
81.            Straighttraveler = new Straight();
    
82. 
    $ n+ f9 S+ u, t1 w2 a6 w5 C, x8 i
83.            traveler.adjust();
    ! ^; U' Y; B6 L5 N1 d
84.            traveler.go();
    2 V6 C3 {- H  k. v, w" s0 B
85.   }
    / w+ S4 d! d& K. J$ R+ u
86. }

复制代码

9 b0 Q' @( c( F1 H: i

hello怪

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satan1124

这个源代码是什么语言呀

clx

0 e! W; ^0 z9 J7 j, \- H- E
6 s% W1 y7 P# {4 Y; 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，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， ...

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