最直的三百厘米——开环控制的小车

hello怪

* F7 t8 b0 U5 q- q+ u, i% l1 P# C% A
) U9 t9 f$ A2 z' y# R0 D

（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

$ @# ^& S) B  h: O: W# {/ @0 J8 ^

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：

2 y0 J* k3 ^! r* O1 Z  f* V场地
  水平度和光滑度

在家里当然瓷砖的效果是最好的
8 S: T1 Z; f/ p6 B% n. S* l; N  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
5 J) o( d/ |& \2 ]
6 e: L$ U& E# c8 H* d+ q车子结构
# X: ^) g+ d; y: F0 J9 L' \7 ^1 z0 P: A  轮子间距
+ ^2 ^& K. t1 K# O/ p6 S; y8 e     轮子间距越大越好，稍微想一下便知
. E) m0 |1 A# \1 N  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）
) P# j4 r7 D; ]7 Q  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
' _4 Y% I+ B; ?, X: [$ ^  重心位置
4 n, m! N: ]( }2 O/ i" |/ e5 g     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% b& |9 x4 Y( R9 w: z- h$ K3 |8 I- [  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。。。）
2 ^* D4 w3 h9 B& D$ ?: _  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
6 q* q* J3 y$ M2 o, F2 N9 p
3 C  J: D) w5 y! ^4 d8 d控制程序
1 i; X, b) `' i& x7 C- }1 \2 d' r  运动过程控制
# X% e* m: M2 {$ s     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）

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
9 o# D& Y6 {; o% B' D3 L! N  起始位置车子正方向和直线间的夹角
5 g4 w2 A1 D' J2 ^7 k/ s( w      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

. i$ z! t5 V( ~9 c

然后上源代码：

1. 
   6 B( a, T7 {# q% e9 ?
2. importlejos.robotics.navigation.DifferentialPilot;
   
3. import lejos.util.Delay;
   
4. 
   , E/ Z0 a6 l: _7 c
5. /**
   
6. *Robot that stops if the buttons are presses before it completes its travel.
   
7. */
   - v+ r" [# \5 ^, w/ J' h
8. 
   
9. 
   
10. public class Straight {
    
11.   DifferentialPilotpilot;
    
12.   doubleleftD = 4.3, rightD = 4.3;
    
13. 
    , `! T) ^7 w4 p" v: \! R/ w4 I
14.   publicvoid adjust() {
    
15.            //wait for release
    
16.            while(Button.readButtons() > 0)
    6 S/ u% g. P/ s# l
17.                    ;
    : G8 k! k, Q7 i0 m' D. q4 m' V' g
18.            while(Button.readButtons() == 0) {
    1 r& X) L5 |9 B/ q3 a! q. ]. U
19.                    //input size by adjusting the wheels
    
20.                    rightD= (double) (Motor.A.getTachoCount()) / 2160 + 4.3;
    " o" w6 ~, i# d3 t, j
21.                    leftD= (double) (Motor.B.getTachoCount()) / 2160 + 4.3148;// 调试所得值
    
22. 
    $ R. Q: t1 w  w1 F- F
23.                    //display the size input
    9 O5 }* F0 M4 d" T
24.                    LCD.drawString("L:"+ String.valueOf(leftD), 0, 0);
    8 I6 V! T2 Z' S' f' n3 }# q5 F( B
25.                    LCD.drawString("R:"+ String.valueOf(rightD), 0, 1);
    
26.                    Delay.msDelay(100);
    
27.                    LCD.clear();
    
28.            }
    
29. 
    
30.   }
    % W0 J7 V% v: X5 s* M0 s
31. 
    
32.   publicvoid go() {
    5 J- U$ n5 T; b8 W0 ^
33.            //准备起步
    6 A$ k0 Y8 N3 g2 m0 p& G) N5 x
34.            //wait for release
    
35.            while(Button.readButtons() > 0)
    " }+ a$ Z/ R7 E
36.                    ;
    , q- F8 ^! H0 J- \
37.            System.out.println("pressto go");
    
38. 
    
39.            Button.waitForAnyPress();
    
40.            LCD.clear();
    
41. 
    
42.            //初始化
    
43.            pilot= new DifferentialPilot(rightD, leftD, 13.5, Motor.A, Motor.B, true);
    
44.            pilot.reset();
    & g6 k5 ]0 [+ o, X
45. 
    3 d. W& p9 v6 n
46.            Delay.msDelay(3000);
    
47. 
    
48.            doublespeed = 10;
    " ]0 F6 {* {- E& }$ ^) b. b7 X4 s
49.            doubledistance = 0;
    
50. 
    
51.            //起步加速
    
52.            pilot.travel(300,true);
    
53. 
    
54.            while(distance < 20) {
    ' ~: `3 k- V# ~4 V1 z
55.                    distance= pilot.getMovement().getDistanceTraveled();
    
56.                    speed= distance * 5 + 10;
    
57.                    pilot.setRotateSpeed(speed);
    ! z' A+ u7 s% `) F6 b& O7 g
58.                    Delay.msDelay(100);
    & {2 Z8 ?) B! v8 Q2 u3 `
59.            }
    
60.            for(int i = 0; i < 10; i++) {
    
61.                    speed+= 5;
    
62.                    pilot.setRotateSpeed(speed);
    $ t. y4 d- C1 f9 G! u  z! c* w
63.                    Delay.msDelay(200);
    7 `6 Q7 r. Y8 C: q- H5 i. ^
64.            }
    - U+ U" {+ ^4 g) K; R" L
65. 
    2 c9 s# K! P* k1 Z0 _( a, S
66.            //TODO 减速
    
67. 
    , r0 e3 ^1 N* L0 o' E
68.            //停止机能
    " N! I  ~; h. X, K, A: B
69.            while(pilot.isMoving()) {
    2 x- K1 S0 O% G, b
70.                    if(Button.readButtons() > 0)
    
71.                            pilot.stop();
    
72.            }
    $ }& g9 N2 S5 F( x
73. 
    1 z; r: L# K% L& H7 V* R' s
74.            System.out.println("" + pilot.getMovement().getDistanceTraveled());
    
75.            System.out.println(-Motor.A.getTachoCount());
    ) M& a4 ]7 U! c5 y
76.            System.out.println(-Motor.B.getTachoCount());
    % Z% \; W. Y* Q# e- W% H6 T
77.            Button.waitForAnyPress();
    8 \. z& a, J3 P- N8 u8 U- g
78.   }
    : ?7 G9 _7 I8 y% T( T; `
79. 
    
80.   publicstatic void main(String[] args) {
    
81.            Straighttraveler = new Straight();
    
82. 
      J3 `+ ~: A2 i9 b7 J1 b
83.            traveler.adjust();
    3 W. V( X* u- p1 ]
84.            traveler.go();
    
85.   }
    
86. }

复制代码

: ~" K( r0 u( K- o$ F8 _

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
" [8 l' f7 h3 j! z+ T! x; Y- o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， ...

2 z8 ^, Z9 _* X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