最直的三百厘米——开环控制的小车

hello怪

# r+ v) [# U& b3 {" P

（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：

; V/ w. R3 B3 _/ C场地
) W7 h. ~- G9 y. T# O7 q  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
0 v+ a: \9 r! P  Y3 h3 \  m
车子结构
* Y- }- `, T! b  轮子间距
     轮子间距越大越好，稍微想一下便知
  轮子大小
. r  ?  Z& I) N& C% g     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
$ i& U" L* b$ x$ P* v     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
  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
' ]. E+ w# n, M% i% z2 k/ c" \" [. V  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。。。）
* c& z* w/ B$ o  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
4 e- T+ F* b1 i! ^- w. `; R+ w. x  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）
8 \& d( [7 P0 u! ^7 ?
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
7 H: q' U  T- v( b; R" L8 x  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

$ o! e6 W* ^) }' ^, ]
1 H* M7 @% n0 T: [! _- _) F

然后上源代码：

1. 
   : D; C: I" P" Y; q& N4 l* v. A" G; v
2. importlejos.robotics.navigation.DifferentialPilot;
   8 p5 ]& k( @/ Z2 {2 ]4 Y6 o$ V, T$ Y
3. import lejos.util.Delay;
   
4. 
   
5. /**
   ' l$ e$ n& f- ?  v* Z
6. *Robot that stops if the buttons are presses before it completes its travel.
   ) q* r; d* ?6 Y1 w
7. */
   5 w; k- O* |. a( }# N" a0 v) J
8. 
   
9. 
   
10. public class Straight {
    
11.   DifferentialPilotpilot;
    
12.   doubleleftD = 4.3, rightD = 4.3;
    , X* l( }% ]" C! A/ k
13. 
    ) P9 h5 b0 n. C# s4 c
14.   publicvoid adjust() {
    
15.            //wait for release
    
16.            while(Button.readButtons() > 0)
      h9 y% M! A0 ^- L& t% B/ U. a
17.                    ;
    ) \) C' Q) X2 C# I" ]( h2 n
18.            while(Button.readButtons() == 0) {
    
19.                    //input size by adjusting the wheels
    
20.                    rightD= (double) (Motor.A.getTachoCount()) / 2160 + 4.3;
    9 ]. r2 h! ^6 ^& f
21.                    leftD= (double) (Motor.B.getTachoCount()) / 2160 + 4.3148;// 调试所得值
    
22. 
    
23.                    //display the size input
    9 V; b8 S2 R( {& |! R& o/ k
24.                    LCD.drawString("L:"+ String.valueOf(leftD), 0, 0);
    
25.                    LCD.drawString("R:"+ String.valueOf(rightD), 0, 1);
    . [# T0 u. S8 u" g+ X4 Y/ p
26.                    Delay.msDelay(100);
    
27.                    LCD.clear();
    0 q; r8 G+ A5 r
28.            }
    % |  Z: B. t/ B6 j- {. O& F/ l
29. 
    
30.   }
      R1 P1 X* }9 w: k
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");
    
38. 
    6 j6 C5 H% o( _) _3 Y" I0 ~$ Y
39.            Button.waitForAnyPress();
    
40.            LCD.clear();
    . E4 L3 e8 ^( r4 k* Y
41. 
    
42.            //初始化
    % a9 X1 M1 d* C% J; p2 c
43.            pilot= new DifferentialPilot(rightD, leftD, 13.5, Motor.A, Motor.B, true);
    " w2 S, b  y+ d8 W
44.            pilot.reset();
    . f2 H; F/ }7 _
45. 
    9 p% K1 _4 Y6 w' E# |
46.            Delay.msDelay(3000);
    ' @6 u+ H/ ?- N% X+ l0 T
47. 
    & \! H6 C0 t% F+ G
48.            doublespeed = 10;
    
49.            doubledistance = 0;
    / _8 G- I  b7 p1 |/ J1 S
50. 
    
51.            //起步加速
    0 S0 d  t: t/ W! l$ P
52.            pilot.travel(300,true);
    6 S2 y( H8 M0 D) }
53. 
    
54.            while(distance < 20) {
    
55.                    distance= pilot.getMovement().getDistanceTraveled();
    , ?7 s" A" w3 S3 j5 y+ r7 j
56.                    speed= distance * 5 + 10;
    9 `2 E2 E1 S* L6 d$ f5 v7 D* A
57.                    pilot.setRotateSpeed(speed);
    
58.                    Delay.msDelay(100);
    
59.            }
    
60.            for(int i = 0; i < 10; i++) {
    ' L) b8 n: i1 {$ F
61.                    speed+= 5;
    8 K+ r5 S# ~; K3 O
62.                    pilot.setRotateSpeed(speed);
    ) S" J7 I9 q* n  Q" X& N, C/ g- |6 c
63.                    Delay.msDelay(200);
    + o$ }4 q+ m7 R( `4 o' e
64.            }
    ; T2 ?. j6 I0 R: V+ y
65. 
    6 c4 \! z* S! z# t/ P" G( F8 @3 R
66.            //TODO 减速
    
67. 
    
68.            //停止机能
    # N  g* B. q  q& n! `4 T4 J% y# p  |
69.            while(pilot.isMoving()) {
    % Q  s5 `( R( }* o6 ~
70.                    if(Button.readButtons() > 0)
    
71.                            pilot.stop();
    ! S& o9 d  r$ O; h
72.            }
    + p% Y* T, A/ m1 \
73. 
    - ?/ D2 V/ X7 T$ A  i4 ?
74.            System.out.println("" + pilot.getMovement().getDistanceTraveled());
    
75.            System.out.println(-Motor.A.getTachoCount());
    / c6 M: k- J* S+ ^. H
76.            System.out.println(-Motor.B.getTachoCount());
    
77.            Button.waitForAnyPress();
    . M6 L" z7 r# u. M
78.   }
    
79. 
    ) g. V$ ?# m1 p% j5 j
80.   publicstatic void main(String[] args) {
    
81.            Straighttraveler = new Straight();
    
82. 
    ; Z4 u* Y) Y/ o6 A
83.            traveler.adjust();
    
84.            traveler.go();
    . T0 E; ^- i, D9 x
85.   }
    
86. }

复制代码

hello怪

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satan1124

这个源代码是什么语言呀

clx

1 M. k8 J0 ~% E/ a/ y9 J
, |  E& M% p6 G1 K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
0 I4 ?: e2 J3 K# x* T: p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， ...

$ u2 N: j: r/ V4 Z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