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：

: c6 _& H1 }  g- J/ t) j场地
  水平度和光滑度

在家里当然瓷砖的效果是最好的
( @( @  @. B3 W' \& c+ W4 H( L) F  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: f: c+ N4 U. a: d8 I' v车子结构
* r& l8 X6 C5 @4 ]  轮子间距
     轮子间距越大越好，稍微想一下便知
/ Z8 x, _' Z- A$ h: b# f: q  轮子大小
! H0 w0 F  r, I4 n( l     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）
3 U0 k+ ~- D& W4 ^0 ~8 X+ a  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
* U' W1 X9 f/ R- f6 y! g2 {     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
, O- d) X* u/ `& l; a+ g, X, h  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
' G6 T- L% i2 l" |% {7 I7 w) S  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。。。）
! _/ v; s$ c$ 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
& z* }9 m( p% ~  m$ W, G. i) v) V
5 p" o5 O# `! W; p  J控制程序
  运动过程控制
4 i3 {. D2 ]3 ^! v     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）
( W$ h' G! N! e  W
6 w7 }" D7 J" n) A调试与运行
7 J$ E* w# |: _, Y1 [  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
0 Y$ E: u* ], {$ H      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

/ w8 Y3 K: Z. U6 F& x
5 Z. l) E3 [( Y" F6 `2 D3 I
. W* v/ ^' k3 y

然后上源代码：

1. 
   
2. importlejos.robotics.navigation.DifferentialPilot;
   0 o, D/ J+ {, _
3. import lejos.util.Delay;
   3 f! B4 {/ d) u3 Z7 b/ }
4. 
   
5. /**
   6 Y  e: i* r; `- u( r
6. *Robot that stops if the buttons are presses before it completes its travel.
   
7. */
   . T" \7 \+ D7 S$ i/ S/ G- w
8. 
   3 g) B$ J1 n& K" ]8 v
9. 
   2 u8 V6 ]% V/ P/ \5 o) _" q( L3 m
10. public class Straight {
    ( q/ E) K4 T1 h
11.   DifferentialPilotpilot;
    ) D1 {2 M2 w# ?* I: ?2 A8 }& l
12.   doubleleftD = 4.3, rightD = 4.3;
    
13. 
    ! d0 Z; S2 `/ `$ ]3 n
14.   publicvoid adjust() {
    
15.            //wait for release
    2 f1 L" M0 x4 {) a& V
16.            while(Button.readButtons() > 0)
    
17.                    ;
    
18.            while(Button.readButtons() == 0) {
      ]1 W0 l1 Q1 v' H8 w: f& f* y  p
19.                    //input size by adjusting the wheels
    1 b6 |# |# p3 O/ P4 W# B7 T
20.                    rightD= (double) (Motor.A.getTachoCount()) / 2160 + 4.3;
    / J. p9 T( R. C& S7 C% X" \
21.                    leftD= (double) (Motor.B.getTachoCount()) / 2160 + 4.3148;// 调试所得值
    ; [# N6 G9 E6 p' G
22. 
    + X5 E$ E* _* z
23.                    //display the size input
    
24.                    LCD.drawString("L:"+ String.valueOf(leftD), 0, 0);
    
25.                    LCD.drawString("R:"+ String.valueOf(rightD), 0, 1);
    : Z1 p. ~  H( |2 E3 ]' y
26.                    Delay.msDelay(100);
    
27.                    LCD.clear();
    
28.            }
    
29. 
    
30.   }
    4 Q4 z/ o1 ]8 W  z% G& c. J# A
31. 
    ( X- U7 E) D9 R5 n6 Z
32.   publicvoid go() {
    . c. U( ]5 _' p# n9 ?0 `& n
33.            //准备起步
    
34.            //wait for release
    $ _8 S5 G8 |7 v. |" s7 N: m
35.            while(Button.readButtons() > 0)
    
36.                    ;
    
37.            System.out.println("pressto go");
    
38. 
    
39.            Button.waitForAnyPress();
    6 k, F1 Y0 N+ h' I( U
40.            LCD.clear();
    
41. 
      e7 T/ @3 d/ e
42.            //初始化
    $ Y" v+ r' H! L+ X
43.            pilot= new DifferentialPilot(rightD, leftD, 13.5, Motor.A, Motor.B, true);
    
44.            pilot.reset();
    
45. 
    # i" r" L' W6 l
46.            Delay.msDelay(3000);
    ) a" x- A& m9 u
47. 
    8 S+ T6 |# A$ b! x% {; `: A; D
48.            doublespeed = 10;
    
49.            doubledistance = 0;
    
50. 
    : }$ q  J* x' s8 o
51.            //起步加速
    
52.            pilot.travel(300,true);
    6 M1 O. H4 {% u  p
53. 
    
54.            while(distance < 20) {
    
55.                    distance= pilot.getMovement().getDistanceTraveled();
    + @& s3 r$ Q+ N
56.                    speed= distance * 5 + 10;
    # h1 {& D7 W$ O2 R; C
57.                    pilot.setRotateSpeed(speed);
    + ?* k! B5 u# p
58.                    Delay.msDelay(100);
    
59.            }
    
60.            for(int i = 0; i < 10; i++) {
    . ~: ^  E8 q2 `9 }: c' E: Y- _
61.                    speed+= 5;
    * N  P9 ^0 r1 z% u7 t- H
62.                    pilot.setRotateSpeed(speed);
    
63.                    Delay.msDelay(200);
    3 `3 W( R" j  t/ t; u, x
64.            }
    
65. 
    
66.            //TODO 减速
    
67. 
    0 x( J6 d1 y. p+ ~8 G: u
68.            //停止机能
    
69.            while(pilot.isMoving()) {
    
70.                    if(Button.readButtons() > 0)
    + F2 S$ k) N8 ]6 `  Z
71.                            pilot.stop();
    
72.            }
    ! L: q. y+ q% T) h
73. 
    ) P0 X( W& d8 a1 r
74.            System.out.println("" + pilot.getMovement().getDistanceTraveled());
    9 \# n2 }, d+ m% P1 K
75.            System.out.println(-Motor.A.getTachoCount());
    
76.            System.out.println(-Motor.B.getTachoCount());
    $ S" H0 x! L; j0 U* f
77.            Button.waitForAnyPress();
    
78.   }
    
79. 
    
80.   publicstatic void main(String[] args) {
    
81.            Straighttraveler = new Straight();
    
82. 
    
83.            traveler.adjust();
    9 e3 i! l0 Z' B- ~# x1 S
84.            traveler.go();
    
85.   }
    + ~- T1 x0 y6 E
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 c( V* A% j  J* O5 F; J
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 j) G) H' u( {9 o5 Y4 w+ 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， ...

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