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

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：

1 }- y% K, ]5 \# N1 b0 M场地
9 P& k  Q7 L& }+ ~4 V4 K. [& s# R" Z  水平度和光滑度

在家里当然瓷砖的效果是最好的
% `) P+ w  I- k. I+ B8 r  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

! W- ?$ c. M% _+ O% ?车子结构
$ D) O+ @3 ]9 Z' q  轮子间距
1 }( T7 `1 |0 A; K9 H. ?5 J     轮子间距越大越好，稍微想一下便知
" H& o1 z7 x' |  轮子大小
) X' M5 q9 m: q% {1 c& n- K     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）
8 J+ K" K1 V2 r& y" Z  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 K8 b3 h( d" e$ q  L7 v, y2 `5 C  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

控制程序
' T& H; q( f3 Y; ]  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）
/ ^. h$ E! V+ n4 z8 ]$ g
/ @- y( }5 [5 E) T7 [/ ~7 K) B调试与运行
9 I0 `1 L6 u& |8 V- b9 t  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
5 b  J. G7 c" F; W4 b  起始位置车子正方向和直线间的夹角
( l+ P% Q' ^3 r5 N$ \      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

, ]! E7 X  v4 o" m4 Z$ m
0 O' W# r7 g  w. W- \2 m; }7 F; `! G

然后上源代码：

1. 
   3 O) z4 }5 J$ @2 i3 r$ `2 S3 I$ g
2. importlejos.robotics.navigation.DifferentialPilot;
   * J$ k) }( v- x  k  p# u
3. import lejos.util.Delay;
   8 ~* ?5 ~+ n0 L, Y' \4 T
4. 
   
5. /**
   
6. *Robot that stops if the buttons are presses before it completes its travel.
   
7. */
   
8. 
   
9. 
   
10. public class Straight {
    
11.   DifferentialPilotpilot;
    
12.   doubleleftD = 4.3, rightD = 4.3;
    ( t/ {# {, c& y$ v
13. 
    / |4 B- o' C1 g
14.   publicvoid adjust() {
    2 i, X7 j% h  a8 _
15.            //wait for release
    
16.            while(Button.readButtons() > 0)
    $ g: f8 U* `4 H, t2 Y. l
17.                    ;
    ) ]9 A2 q1 W8 K  K& {: I
18.            while(Button.readButtons() == 0) {
    / f4 F1 n; n7 d3 I# V" W/ \
19.                    //input size by adjusting the wheels
    
20.                    rightD= (double) (Motor.A.getTachoCount()) / 2160 + 4.3;
    , }6 d/ x7 c0 M6 j% T
21.                    leftD= (double) (Motor.B.getTachoCount()) / 2160 + 4.3148;// 调试所得值
    
22. 
    
23.                    //display the size input
    
24.                    LCD.drawString("L:"+ String.valueOf(leftD), 0, 0);
    # |; y6 |& S. }, a$ q
25.                    LCD.drawString("R:"+ String.valueOf(rightD), 0, 1);
    
26.                    Delay.msDelay(100);
    ( {+ Z" f: U% {% H& x4 ]
27.                    LCD.clear();
      ^4 z, d; T0 I4 \) {9 U
28.            }
    ( r! I; m" k3 ]" I# t
29. 
    - e8 y0 ]6 o' d8 @( t9 C+ ~9 u0 M
30.   }
    7 S& s! a0 A" }8 `+ i. V
31. 
    6 o: N) C' r$ F- D
32.   publicvoid go() {
    ) P* c( [5 s: k) q  ~; P; q0 S4 y/ Q
33.            //准备起步
    
34.            //wait for release
    
35.            while(Button.readButtons() > 0)
    
36.                    ;
    
37.            System.out.println("pressto go");
    # ~6 j3 g& H2 y: Q
38. 
    
39.            Button.waitForAnyPress();
    
40.            LCD.clear();
    & ~: {9 V1 b! y$ T* A$ `9 w0 E; M
41. 
    
42.            //初始化
    
43.            pilot= new DifferentialPilot(rightD, leftD, 13.5, Motor.A, Motor.B, true);
    - s0 y' L4 ?& }/ a
44.            pilot.reset();
    
45. 
    & I3 V# m; r* Q
46.            Delay.msDelay(3000);
    : U6 E9 O. X- T5 ^5 ?0 [1 r! M
47. 
    ( p/ o; [) \2 }$ I4 h! a
48.            doublespeed = 10;
    
49.            doubledistance = 0;
    6 F' |3 n2 s: H6 s
50. 
    
51.            //起步加速
    
52.            pilot.travel(300,true);
    
53. 
    
54.            while(distance < 20) {
    4 |# @+ _& \: m. ^
55.                    distance= pilot.getMovement().getDistanceTraveled();
    , A" K" {5 C( N' p  g8 j
56.                    speed= distance * 5 + 10;
    3 m9 ]; o  y; @0 o+ @& `
57.                    pilot.setRotateSpeed(speed);
    
58.                    Delay.msDelay(100);
    * _4 ^' X* l* a' B- `1 f
59.            }
    
60.            for(int i = 0; i < 10; i++) {
    1 N+ Y+ }5 W3 y% @- @8 M# |
61.                    speed+= 5;
    % @1 O/ F& R' h' g
62.                    pilot.setRotateSpeed(speed);
    
63.                    Delay.msDelay(200);
    
64.            }
    
65. 
    4 w5 N* O- b- m4 h9 K9 H+ q
66.            //TODO 减速
    / P8 K) K; t4 s, P8 n; Y% `
67. 
    
68.            //停止机能
    * Q( K4 d6 w/ ~( E
69.            while(pilot.isMoving()) {
    
70.                    if(Button.readButtons() > 0)
    6 ~" s$ S' C( O
71.                            pilot.stop();
    8 o$ y1 e. x6 F( {! p5 [' q& \
72.            }
    " Z1 R; |. z+ M8 ^2 S/ Q3 C
73. 
    3 }; J1 ?+ W$ Q" b* S# x. e7 W
74.            System.out.println("" + pilot.getMovement().getDistanceTraveled());
    ; w2 h/ m# e, J- b8 }  g2 m
75.            System.out.println(-Motor.A.getTachoCount());
    
76.            System.out.println(-Motor.B.getTachoCount());
    ' R  `5 i, x" {7 J
77.            Button.waitForAnyPress();
    
78.   }
    
79. 
    
80.   publicstatic void main(String[] args) {
    5 ^  ^8 d2 x# {$ @
81.            Straighttraveler = new Straight();
    ! G3 h3 g; F$ F* j& K
82. 
    3 P- V; W, J% I) T  t
83.            traveler.adjust();
    : Q" L# M+ E0 l3 |- a
84.            traveler.go();
    % @/ k) f5 U% |2 C! F
85.   }
    
86. }

复制代码

7 ~) f7 K( |- o; g2 d; n) i

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
, U. y$ `2 ~& C: P/ ?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， ...

: e0 s" e3 U, D( x& d& k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