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

) u( o3 a; B5 B: W6 ?! {

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：

& K( @( }1 ]) `2 u, ~# q. B& `6 ]场地
3 H4 \) l  g% m$ N' M  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
  E" V5 `$ G* f- \. u7 \
车子结构
+ y3 @. f/ O8 I& g  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）
" s% Y0 l# c* V( K. _  B! Y5 _$ W  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
0 h' J6 H) n* {9 [$ P, H  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
! L" h1 z3 X# ]. K  r' ~  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。。。）
; F6 A( L4 D( _! w# Q5 P  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
  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）

1 e* P/ [) ^- t' d: a# Q: w- ~, x调试与运行
6 d3 I+ w7 Z& R) K' a  轮子转速调整（车轮大小的设定）
2 l# d, C; u- u* o0 Y      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
3 \2 `& t9 S/ Y/ T# M9 z6 K  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

% M- u* A" d* h9 {9 K, t$ F9 n% r
' T$ Y  }( J* G1 x' _& q  z( R! k

然后上源代码：

1. 
   
2. importlejos.robotics.navigation.DifferentialPilot;
   
3. import lejos.util.Delay;
   
4. 
   
5. /**
   
6. *Robot that stops if the buttons are presses before it completes its travel.
   
7. */
   1 U# m' P" s4 d7 F' g) T4 e
8. 
   
9. 
   
10. public class Straight {
    * x5 P6 A% e6 i% K- k' Z& C. z8 p
11.   DifferentialPilotpilot;
    
12.   doubleleftD = 4.3, rightD = 4.3;
    
13. 
    9 g- r# [% R# g6 {4 A/ \% t, x$ ^0 e) @
14.   publicvoid adjust() {
    # z- w$ n3 `4 D5 j
15.            //wait for release
    8 k! k* z/ ]- H+ F1 h
16.            while(Button.readButtons() > 0)
    
17.                    ;
    
18.            while(Button.readButtons() == 0) {
    + Y0 E( P$ S# w: v5 C& D
19.                    //input size by adjusting the wheels
    
20.                    rightD= (double) (Motor.A.getTachoCount()) / 2160 + 4.3;
    8 s0 \$ x/ f- g- v4 l
21.                    leftD= (double) (Motor.B.getTachoCount()) / 2160 + 4.3148;// 调试所得值
    
22. 
    - ^; j7 L! w& {7 \! W
23.                    //display the size input
    * R/ `; l" h: c6 [
24.                    LCD.drawString("L:"+ String.valueOf(leftD), 0, 0);
    
25.                    LCD.drawString("R:"+ String.valueOf(rightD), 0, 1);
    ! ^; K9 m0 k: j# u3 {
26.                    Delay.msDelay(100);
    ! c3 H7 R) ?6 N
27.                    LCD.clear();
    : |; |+ ~) r- K9 S  S9 s; |
28.            }
    ; E" ~5 `' m. t8 k: }' I  d& E: ^! R
29. 
    $ ^# O! Z1 y' o3 t
30.   }
    
31. 
    
32.   publicvoid go() {
    
33.            //准备起步
    
34.            //wait for release
    
35.            while(Button.readButtons() > 0)
    . b$ p. s8 f4 s1 L4 [) [
36.                    ;
    
37.            System.out.println("pressto go");
    
38. 
    $ K' B* B# q& f- U
39.            Button.waitForAnyPress();
    
40.            LCD.clear();
    " F) i$ w3 r3 B1 C: N
41. 
    
42.            //初始化
    
43.            pilot= new DifferentialPilot(rightD, leftD, 13.5, Motor.A, Motor.B, true);
    
44.            pilot.reset();
    7 I/ ?7 u7 h" Y7 O' `( G4 }
45. 
    
46.            Delay.msDelay(3000);
    % R& C& m' \, M
47. 
    : I. P* u! D4 b+ |' ?! ^0 z8 i
48.            doublespeed = 10;
    
49.            doubledistance = 0;
      k, {0 X# H& {+ N1 V
50. 
    
51.            //起步加速
    
52.            pilot.travel(300,true);
    0 e& {; i! x9 V3 s. H
53. 
    
54.            while(distance < 20) {
    1 k  ~9 j  `2 G% g& V% Q
55.                    distance= pilot.getMovement().getDistanceTraveled();
    
56.                    speed= distance * 5 + 10;
    # e( f& q% D) [# N6 Z$ ?. v( K
57.                    pilot.setRotateSpeed(speed);
    
58.                    Delay.msDelay(100);
    
59.            }
    
60.            for(int i = 0; i < 10; i++) {
    
61.                    speed+= 5;
    ( H2 ?7 s, T, U. A. \
62.                    pilot.setRotateSpeed(speed);
    ' m' U* N0 r: y. f) f7 S
63.                    Delay.msDelay(200);
    
64.            }
    
65. 
    
66.            //TODO 减速
    
67. 
    7 ^" N4 h5 l; z+ n& ?' m7 k" ?
68.            //停止机能
    
69.            while(pilot.isMoving()) {
    
70.                    if(Button.readButtons() > 0)
    . R- P; k9 X2 P- h' [
71.                            pilot.stop();
    3 h5 Z0 ^5 [  m+ o2 A1 ?; Y
72.            }
    , c- K3 ?" Z8 Y  P
73. 
    : C/ u6 t6 @; G! E
74.            System.out.println("" + pilot.getMovement().getDistanceTraveled());
    
75.            System.out.println(-Motor.A.getTachoCount());
    " J- _' G5 W3 @
76.            System.out.println(-Motor.B.getTachoCount());
    : H+ x4 Q8 A# Y5 |. ]9 |" L7 ?. X4 M
77.            Button.waitForAnyPress();
    6 W8 t  c. X7 y& k- Z0 ~; P. Y
78.   }
    
79. 
    % s" }4 J: R8 x7 `: |+ r( b
80.   publicstatic void main(String[] args) {
    
81.            Straighttraveler = new Straight();
    
82. 
    
83.            traveler.adjust();
    
84.            traveler.go();
    " P1 c6 o5 \9 t9 v: O4 X+ h5 r
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

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
  X' G+ V! h' v4 H" S4 D1 C/ C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， ...

. A" M. d+ }* G( i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

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