最直的三百厘米——开环控制的小车

hello怪

. Y, P( Z2 r6 A: g* r* L
+ S* G3 @: A% h

（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

0 c1 g, u. T3 v$ g% f

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

车子结构
5 h' A1 X3 T. M# z5 ]* K6 x  轮子间距
     轮子间距越大越好，稍微想一下便知
  @  B" d3 L6 ~7 ~  U; C  轮子大小
' Y" ^) }* n( h* U     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
! T( C5 R) w! }4 ?0 w, c; T     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
$ w- r4 L) D4 B1 h; S% ^  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。。。）
  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

+ R; o) R- s$ W5 F0 ~2 t控制程序
0 n& Q5 ~) M, U7 M. G+ Y7 O  运动过程控制
% @2 Z* ?% e2 U: C/ m" @9 \     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）

% X) a3 x9 i: u5 |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
( M  d7 }' s+ m! R1 K5 e1 v, p  起始位置车子正方向和直线间的夹角
3 d4 O2 z  b) L      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

4 @3 a# {% `4 t+ F$ B6 {  c. Z
+ R& u4 K/ R: `4 ]6 ]3 g& [
9 V' l2 e" Y* Z: K2 @/ H( |/ k

然后上源代码：

1. 
     W+ Y6 a5 i+ s5 g/ D# O
2. importlejos.robotics.navigation.DifferentialPilot;
   9 G( V# Z9 n; `
3. import lejos.util.Delay;
   
4. 
   ) E& Z5 p) C7 x/ h/ t2 c' ]# K  }  x
5. /**
   ! ~1 N" W$ ]2 {( d. p
6. *Robot that stops if the buttons are presses before it completes its travel.
   
7. */
   
8. 
   ; M) A3 \4 u" M
9. 
   : i9 i2 i5 D1 Y! o4 B! u
10. public class Straight {
    # m0 `' Y9 _5 k3 r+ ]2 N* g
11.   DifferentialPilotpilot;
    $ D" l( ]2 B' P
12.   doubleleftD = 4.3, rightD = 4.3;
    & S6 a4 N8 M& ]( m
13. 
    6 l& `7 I. ], W( {4 o; `/ e
14.   publicvoid adjust() {
    # J2 X+ {* J" T
15.            //wait for release
      `0 T. g# \1 I7 P
16.            while(Button.readButtons() > 0)
    5 T* s/ F( o2 p* E% k+ n( c4 O% z+ E
17.                    ;
    
18.            while(Button.readButtons() == 0) {
    
19.                    //input size by adjusting the wheels
    
20.                    rightD= (double) (Motor.A.getTachoCount()) / 2160 + 4.3;
    
21.                    leftD= (double) (Motor.B.getTachoCount()) / 2160 + 4.3148;// 调试所得值
    
22. 
    $ m7 }; C8 _, }( m  t# q1 q
23.                    //display the size input
    
24.                    LCD.drawString("L:"+ String.valueOf(leftD), 0, 0);
    
25.                    LCD.drawString("R:"+ String.valueOf(rightD), 0, 1);
    # p, H. {3 c, z1 H; o' o  t8 \+ P
26.                    Delay.msDelay(100);
    # z/ g0 k1 t) S7 Q$ g- B$ l4 y4 W; @
27.                    LCD.clear();
    
28.            }
    $ |& S: i; U% c5 I# h7 K
29. 
    " R5 J9 ~7 U& V0 @, J
30.   }
    
31. 
    8 A' ?$ [2 L, q; R5 V( t4 W2 e
32.   publicvoid go() {
    
33.            //准备起步
    
34.            //wait for release
    1 E( M5 I7 t5 A: a! K
35.            while(Button.readButtons() > 0)
    
36.                    ;
    9 e' ^) u0 v6 d2 o& s. b; q1 Z
37.            System.out.println("pressto go");
    
38. 
    / Y5 @  |4 h$ t
39.            Button.waitForAnyPress();
    % H/ j1 H# Z# m$ Z# ]
40.            LCD.clear();
    , w! J- f+ Y3 K  r' m
41. 
    
42.            //初始化
    + z6 J" j; t+ b& M; g
43.            pilot= new DifferentialPilot(rightD, leftD, 13.5, Motor.A, Motor.B, true);
    
44.            pilot.reset();
    
45. 
    & o; T! Q( B  y
46.            Delay.msDelay(3000);
    - R4 V1 D# f9 D) |& X
47. 
    4 [- }* m! f: ^; V" G. G5 A
48.            doublespeed = 10;
    9 ^; c  X4 q: V3 y$ w0 `0 K
49.            doubledistance = 0;
    * D3 J1 B& F+ _& N
50. 
    4 N6 m% I0 }# f* g
51.            //起步加速
    
52.            pilot.travel(300,true);
    ) |$ P, e0 O( j" C1 b, z! J
53. 
    
54.            while(distance < 20) {
    * R& q" W5 T4 R/ y; Z: O  {  V- {( a
55.                    distance= pilot.getMovement().getDistanceTraveled();
    
56.                    speed= distance * 5 + 10;
    
57.                    pilot.setRotateSpeed(speed);
    
58.                    Delay.msDelay(100);
    1 }3 {' \+ F8 @$ H9 V6 r, G
59.            }
    
60.            for(int i = 0; i < 10; i++) {
    % i: q* ^2 C1 `, @" g) {
61.                    speed+= 5;
    
62.                    pilot.setRotateSpeed(speed);
    / |8 [$ Y& B: l% k! b( B
63.                    Delay.msDelay(200);
    
64.            }
    
65. 
    
66.            //TODO 减速
    0 m3 z5 {8 \3 y" u; F1 w1 [
67. 
    
68.            //停止机能
    
69.            while(pilot.isMoving()) {
    $ z0 s. z& g8 f& d8 Q# y8 H
70.                    if(Button.readButtons() > 0)
    2 B; U" }% h6 A% W3 Y" Q! W4 {3 i9 u
71.                            pilot.stop();
    2 H' O' e3 b" q/ M
72.            }
    3 G- B0 ]' a7 s7 [6 f
73. 
    
74.            System.out.println("" + pilot.getMovement().getDistanceTraveled());
    9 B# V! q, G4 _1 G0 l9 x) e  i
75.            System.out.println(-Motor.A.getTachoCount());
    
76.            System.out.println(-Motor.B.getTachoCount());
    7 s* T6 E. n" y
77.            Button.waitForAnyPress();
    
78.   }
    ' v. y- {& f( z$ Z4 G3 a0 Z( W* q2 ^
79. 
    - I8 m% n9 x+ @& Z9 e: y
80.   publicstatic void main(String[] args) {
    
81.            Straighttraveler = new Straight();
    ! I/ K) }* d' M5 v: u
82. 
    
83.            traveler.adjust();
    
84.            traveler.go();
    
85.   }
    
86. }

复制代码

; G. f& Y! J% u5 e7 E- J- v

hello怪

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satan1124

这个源代码是什么语言呀

clx

/ U( |( x  y; x) [. d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
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