最直的三百厘米——开环控制的小车

hello怪

, v/ u2 R: J8 T2 P5 ^. T2 l

（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：

场地
  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

/ O2 O4 r- f( h4 {6 r车子结构
) p0 ]3 ?# Q# n6 f! R+ U8 b# T  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）
. A: T, f5 ^3 h, A0 f3 ~) N  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
     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。。。）
( Z7 T6 c! T/ W7 ?  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
# W1 m" t- ]+ |( G
# X  D) Y3 o3 U1 S4 \8 r1 O% |控制程序
  运动过程控制
9 j4 ^/ N( ?4 O6 r' 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）
. v; Z( H/ i& A) x) D6 P3 R
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
2 x" J+ X$ n3 E! C" c, U  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

8 R8 i7 m; f! ]3 ~" ~: d/ Z
% Y, A$ _" v2 I' S/ j
* O- J4 q) Z' W: \1 B* t

然后上源代码：

1. 
   " i) N0 i" Y* w
2. importlejos.robotics.navigation.DifferentialPilot;
   " Y, Q0 \3 H: W. q
3. import lejos.util.Delay;
   
4. 
   
5. /**
   : K& K8 K- c7 ]# a6 V4 W! W  h
6. *Robot that stops if the buttons are presses before it completes its travel.
   
7. */
   , |$ W7 g( w8 W4 W6 q
8. 
   
9. 
   # \4 J& m4 O1 O5 q- y) `
10. public class Straight {
    
11.   DifferentialPilotpilot;
    , X# l+ {4 }# m# x
12.   doubleleftD = 4.3, rightD = 4.3;
    # p0 S- f( ]* E
13. 
    
14.   publicvoid adjust() {
    / L, _6 X+ {4 `2 F! X2 s" O" e
15.            //wait for release
    1 w5 H8 K  O7 L2 f
16.            while(Button.readButtons() > 0)
    
17.                    ;
    
18.            while(Button.readButtons() == 0) {
    
19.                    //input size by adjusting the wheels
    ) k7 s7 j# a5 M
20.                    rightD= (double) (Motor.A.getTachoCount()) / 2160 + 4.3;
    4 Y" l- }' ~% ~+ _
21.                    leftD= (double) (Motor.B.getTachoCount()) / 2160 + 4.3148;// 调试所得值
    
22. 
    6 v* ~0 o! d3 p
23.                    //display the size input
    8 l9 n9 y8 B) \: ?$ ~0 y
24.                    LCD.drawString("L:"+ String.valueOf(leftD), 0, 0);
    
25.                    LCD.drawString("R:"+ String.valueOf(rightD), 0, 1);
    
26.                    Delay.msDelay(100);
    
27.                    LCD.clear();
    9 a* @2 c# P0 h) J$ r
28.            }
    # X& [& k2 o- }7 {5 a# _6 T
29. 
    
30.   }
    
31. 
    
32.   publicvoid go() {
    0 Z; Y% b9 p* L. ^: e
33.            //准备起步
    ! B6 N* j: V4 t, S# ?9 E1 @
34.            //wait for release
    
35.            while(Button.readButtons() > 0)
    
36.                    ;
    4 j8 s* ^; d; Z7 g" D
37.            System.out.println("pressto go");
    
38. 
    
39.            Button.waitForAnyPress();
    
40.            LCD.clear();
    ) V6 c. f; W* k8 u, o/ D' g
41. 
    ' ^# ^3 y* C& q* i, c+ \1 Y' Y8 o
42.            //初始化
    
43.            pilot= new DifferentialPilot(rightD, leftD, 13.5, Motor.A, Motor.B, true);
    ( F; I( S! ]: q/ I: I
44.            pilot.reset();
    
45. 
    
46.            Delay.msDelay(3000);
    
47. 
    & ]1 l$ O' D9 U: \' a
48.            doublespeed = 10;
    
49.            doubledistance = 0;
    3 X. W& P  ^! v" I
50. 
    : K: Y) M+ A/ P# E3 E- `0 \: g
51.            //起步加速
    
52.            pilot.travel(300,true);
    ) Y4 w1 j2 V, ~
53. 
    
54.            while(distance < 20) {
    
55.                    distance= pilot.getMovement().getDistanceTraveled();
    ; G) ~  T3 f$ v, v( V8 M
56.                    speed= distance * 5 + 10;
    
57.                    pilot.setRotateSpeed(speed);
    
58.                    Delay.msDelay(100);
      Z  x$ J) I- f6 L$ |  H0 b& R
59.            }
    " V2 x" d9 M/ z7 g, w7 P3 z
60.            for(int i = 0; i < 10; i++) {
    ; h4 e( L' t2 J* T# B
61.                    speed+= 5;
    
62.                    pilot.setRotateSpeed(speed);
    5 y8 ?/ z# c& N
63.                    Delay.msDelay(200);
    9 V0 ]  L" s; \) P, r
64.            }
    3 y# [5 y$ |, i0 D8 @, [8 f
65. 
    & q/ M7 v6 P- c% k
66.            //TODO 减速
    / L; A9 Y- E- p/ b
67. 
    6 X$ r" F7 v7 g- [
68.            //停止机能
    ) r0 a, u' [: i! f/ W
69.            while(pilot.isMoving()) {
    / Q. x7 L7 `: E, U4 @- |/ D
70.                    if(Button.readButtons() > 0)
    
71.                            pilot.stop();
    + l+ d' O; k3 @
72.            }
    
73. 
    ' f; m0 R* |6 M* [& G2 \7 T( e7 l
74.            System.out.println("" + pilot.getMovement().getDistanceTraveled());
    1 {! }5 b9 I. W0 `. _+ a
75.            System.out.println(-Motor.A.getTachoCount());
    % c8 u( u* E" D5 t0 Y8 q* g
76.            System.out.println(-Motor.B.getTachoCount());
    
77.            Button.waitForAnyPress();
    - C. k* A* W; ]; W0 @( Q2 b5 w' Q
78.   }
    % l" ]7 l" g0 f( v4 Z
79. 
      g  E8 ]- G1 |9 w  R: D2 ^4 T
80.   publicstatic void main(String[] args) {
      C% b4 a6 }' R( @! ^' r; ^
81.            Straighttraveler = new Straight();
    + j" J! I; s( F* A& |
82. 
    
83.            traveler.adjust();
    : ]  f$ l7 ^4 o. Y
84.            traveler.go();
      t4 M/ `' }. C' [; G! G  D
85.   }
    
86. }

复制代码

2 L6 s+ B% i6 u& k# i

hello怪

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satan1124

这个源代码是什么语言呀

clx

( W0 P% j) C( C& 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
& i" }; [: Q8 g% f7 ?: _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