最直的三百厘米——开环控制的小车

hello怪

+ R4 P% e/ {1 ?5 p! V  ?

（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：

, g+ [5 Q% O" ?: e, I+ ^场地
( F7 K. v& f* L. t' B# o% o7 A  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

' R. }/ i! Y) i* Q' Z9 f1 K5 [车子结构
9 m6 {6 }! {: C  S! X  轮子间距
; P9 S1 O( [! v! i+ x: v. c1 V$ T     轮子间距越大越好，稍微想一下便知
; F9 B8 [3 F5 l1 v* [! l* R+ B- @  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）
) y1 E% l( L/ L8 y0 }* u# _5 B  随动轮的设计
- {' A3 x, i& f9 M     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
+ U2 `6 o! x) t4 ~! F  重心位置
6 r! z" B4 T  X0 `' a/ M     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

! ]+ K- A! `% g  P2 o控制程序
  运动过程控制
" n0 J" q: n! O- v2 ]2 I" c2 |     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 O7 Z( w! B9 j/ @调试与运行
9 o! w+ {9 |( s9 N" m4 }: n  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
1 x. Z; R- R. R6 ?% D) V  起始位置车子正方向和直线间的夹角
! v2 e) T* z& L/ o) \, d5 M      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

然后上源代码：

1. 
     S# V, p' Z2 c& @- v2 _; D$ i
2. importlejos.robotics.navigation.DifferentialPilot;
   
3. import lejos.util.Delay;
   
4. 
   
5. /**
   % A( {9 \; X; t% l' k
6. *Robot that stops if the buttons are presses before it completes its travel.
   
7. */
   
8. 
   
9. 
   % m" y0 M/ p! I9 d) A7 Y: K) \
10. public class Straight {
    5 h) g( f. M% }& I' U4 n. s
11.   DifferentialPilotpilot;
    
12.   doubleleftD = 4.3, rightD = 4.3;
    
13. 
    8 \2 `4 ~: |5 O0 l( G
14.   publicvoid adjust() {
    . X1 E8 X% a& c- w' U2 ]2 Z
15.            //wait for release
    : e- D  j3 k# ~; k8 {- T
16.            while(Button.readButtons() > 0)
    
17.                    ;
    
18.            while(Button.readButtons() == 0) {
    
19.                    //input size by adjusting the wheels
    
20.                    rightD= (double) (Motor.A.getTachoCount()) / 2160 + 4.3;
    9 I/ c% U# J+ F0 H
21.                    leftD= (double) (Motor.B.getTachoCount()) / 2160 + 4.3148;// 调试所得值
    - `! i' r& Q1 M
22. 
    ! q  T( h, }; j/ q# L! s. r) W
23.                    //display the size input
    
24.                    LCD.drawString("L:"+ String.valueOf(leftD), 0, 0);
    - ]+ c  r1 q  o9 j1 m; p
25.                    LCD.drawString("R:"+ String.valueOf(rightD), 0, 1);
    
26.                    Delay.msDelay(100);
    
27.                    LCD.clear();
    , f8 B6 S  L' v4 t% J
28.            }
    . }1 m, r3 z2 P, ^0 }, r
29. 
    
30.   }
    
31. 
    ' R7 k- v3 p8 P& d2 i% |0 U) e; \; G
32.   publicvoid go() {
    
33.            //准备起步
    
34.            //wait for release
    & F( M. o& z( j( I' X$ W! K
35.            while(Button.readButtons() > 0)
    8 c2 }6 [  l, c; k  @" t
36.                    ;
    , {1 y, @4 `, A# n9 l8 J1 \
37.            System.out.println("pressto go");
    
38. 
    8 S2 d0 a- x6 H" a" a
39.            Button.waitForAnyPress();
    1 Z% R! h' ~1 m( j5 o0 _. _+ E
40.            LCD.clear();
    2 T; {" p. j6 f5 S
41. 
    
42.            //初始化
    
43.            pilot= new DifferentialPilot(rightD, leftD, 13.5, Motor.A, Motor.B, true);
    , X. R- j4 a2 p1 R4 M" V
44.            pilot.reset();
    * O7 V6 Y/ i* ^9 @
45. 
    ( W8 U1 a8 _0 T) \/ A7 c; B! B5 P
46.            Delay.msDelay(3000);
    
47. 
    $ a* O" A& `+ V8 t0 C
48.            doublespeed = 10;
    
49.            doubledistance = 0;
    
50. 
    
51.            //起步加速
    
52.            pilot.travel(300,true);
    
53. 
    + C& f' x7 [" p
54.            while(distance < 20) {
    5 W* Z  x. `3 L2 D: A
55.                    distance= pilot.getMovement().getDistanceTraveled();
    : z$ j- h  U2 T& I8 F/ e- _
56.                    speed= distance * 5 + 10;
    9 e$ j7 B8 Z6 @9 X  @1 C" y
57.                    pilot.setRotateSpeed(speed);
    % F/ k5 y  }  t, R6 u7 P) E: O) V
58.                    Delay.msDelay(100);
      H7 [  \# b* ?! ~+ Z/ |' ]; w
59.            }
    
60.            for(int i = 0; i < 10; i++) {
    2 V  l4 C4 C  P) v( i. d, r; e5 x
61.                    speed+= 5;
    
62.                    pilot.setRotateSpeed(speed);
    2 e/ r) _% @* O7 c) ^' v7 b- H7 U
63.                    Delay.msDelay(200);
    
64.            }
    % R2 z. ~  P& F9 A
65. 
    : ^7 b0 B" _1 t8 I- d& b9 q( v
66.            //TODO 减速
    
67. 
    
68.            //停止机能
    
69.            while(pilot.isMoving()) {
    . b" Q" W- \  x
70.                    if(Button.readButtons() > 0)
    
71.                            pilot.stop();
    ) r# J2 ]+ C) ?9 K; X
72.            }
    ! R1 W: b' a" K6 a% I% ]
73. 
    % b! |; `: N6 ?6 a2 t5 j& j$ ?  d/ o
74.            System.out.println("" + pilot.getMovement().getDistanceTraveled());
    * a8 V$ J; B/ A% k( ^9 `! _
75.            System.out.println(-Motor.A.getTachoCount());
    
76.            System.out.println(-Motor.B.getTachoCount());
    
77.            Button.waitForAnyPress();
    " \- ?# m# I- ^  s7 l9 V" h$ a  s
78.   }
    / Q* k) m4 X6 ~% }$ K
79. 
    
80.   publicstatic void main(String[] args) {
    # g' o% F! T' {
81.            Straighttraveler = new Straight();
    * k$ O  @! N  u
82. 
    1 S  V3 W. |: v* g
83.            traveler.adjust();
    
84.            traveler.go();
    
85.   }
    5 |7 [3 l* ]* Q, s1 H5 @; I
86. }

复制代码

7 F+ ?- o( S5 {" F0 B

hello怪

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satan1124

这个源代码是什么语言呀

clx

1 _* l0 S: a$ U) n7 E
2 D6 N: ]2 V- L/ ~& T% E( h% m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， ...

( @: l, z2 \* e2 S! u! w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