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

  V2 Z- L. G( G) D# K

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：

! C- t8 @% ?/ L7 G场地
  水平度和光滑度

在家里当然瓷砖的效果是最好的
) C6 H0 J& Z2 ^: n% ~% ^# w9 a% a  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
  z. F' c! N5 r6 }  轮子间距
     轮子间距越大越好，稍微想一下便知
3 W' Y& N, m0 ]  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）
- g$ h2 w- J" l( M- z8 @( e" B  随动轮的设计
! U. r+ c1 j! T: P     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
: B% l# K7 Q8 O& `: s  重心位置
- {' u" s0 V# W* @1 m7 |     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
$ r9 r9 d7 b0 H! k# f  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。。。）
, X, v* m" U  E/ p, @  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

1 I6 D$ x% d' Z8 a+ Q  f4 w控制程序
0 l7 b7 }* o$ j/ g  运动过程控制
+ S0 ]( F$ e% e& I) P3 ^     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）
2 C# q% ?. r4 h% V3 K  w' a! {6 F
9 k/ a  c# c0 w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
! E8 q$ w" w  Z- {  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

然后上源代码：

1. 
   
2. importlejos.robotics.navigation.DifferentialPilot;
   0 \& l$ r( U. B
3. import lejos.util.Delay;
   
4. 
   3 B+ L# G" h8 g; u
5. /**
   
6. *Robot that stops if the buttons are presses before it completes its travel.
   1 j- L2 z9 a* p& r) m1 K
7. */
   
8. 
   
9. 
   
10. public class Straight {
    $ [' B0 e7 f4 S6 h# g
11.   DifferentialPilotpilot;
    ( |/ P$ t5 {% R) N
12.   doubleleftD = 4.3, rightD = 4.3;
    7 k' w3 Q6 _& b5 X6 d6 P5 i2 ^
13. 
    * \# f( y" m) y
14.   publicvoid adjust() {
    
15.            //wait for release
    
16.            while(Button.readButtons() > 0)
    / _- T) {% ?- H1 e( ^% M
17.                    ;
    
18.            while(Button.readButtons() == 0) {
    4 l5 }& I1 }: X( b
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
    - M4 k1 L9 X+ r5 |
22. 
    
23.                    //display the size input
    8 k7 d9 e/ s( {2 Q- h, Y
24.                    LCD.drawString("L:"+ String.valueOf(leftD), 0, 0);
    
25.                    LCD.drawString("R:"+ String.valueOf(rightD), 0, 1);
    
26.                    Delay.msDelay(100);
    . ~" N  {' e. M5 W$ e
27.                    LCD.clear();
    
28.            }
    
29. 
    
30.   }
      I" S. X  }' t$ V! W
31. 
    
32.   publicvoid go() {
    
33.            //准备起步
    
34.            //wait for release
    
35.            while(Button.readButtons() > 0)
    
36.                    ;
    
37.            System.out.println("pressto go");
    ( }9 d5 S. \" y2 }/ a
38. 
    
39.            Button.waitForAnyPress();
    3 w& s; Z0 q3 N7 ^) E9 N
40.            LCD.clear();
    
41. 
    
42.            //初始化
    
43.            pilot= new DifferentialPilot(rightD, leftD, 13.5, Motor.A, Motor.B, true);
    ! v3 r$ y! O# c& h3 y
44.            pilot.reset();
    # R5 p6 Z2 }: L5 D+ c3 x
45. 
    
46.            Delay.msDelay(3000);
    " Q* d3 l. f7 X9 u
47. 
    " l1 @/ a6 r& ^- |( @3 [/ n# K
48.            doublespeed = 10;
    7 V6 J# w, a7 B* j* l5 B
49.            doubledistance = 0;
    , j0 _& `5 l* h
50. 
    
51.            //起步加速
    7 X9 }' x: v- ~& I6 t2 E! l
52.            pilot.travel(300,true);
    
53. 
    
54.            while(distance < 20) {
    9 W. ~! j  d0 G5 X4 d0 g
55.                    distance= pilot.getMovement().getDistanceTraveled();
    3 L# b: _3 o2 `; _" U
56.                    speed= distance * 5 + 10;
    
57.                    pilot.setRotateSpeed(speed);
    & _$ b3 K3 J. o6 G1 K+ B' |8 N' A0 G6 m# y
58.                    Delay.msDelay(100);
    3 [+ _4 h) m- e+ c/ N9 S" f
59.            }
    
60.            for(int i = 0; i < 10; i++) {
    
61.                    speed+= 5;
    ! {$ m4 c, v  D0 D$ r, m
62.                    pilot.setRotateSpeed(speed);
    
63.                    Delay.msDelay(200);
    # c. [3 P) R' O) s; R' x
64.            }
    6 ?/ E$ ]  \# Y7 S! p
65. 
    
66.            //TODO 减速
    $ c7 P9 i! t/ f2 W4 S; d* y% {& X7 e
67. 
    3 \2 R% L  q8 A3 @
68.            //停止机能
    ; @; q3 P; V$ `; O% r" C7 W
69.            while(pilot.isMoving()) {
    
70.                    if(Button.readButtons() > 0)
    
71.                            pilot.stop();
    
72.            }
    3 e' N3 ?, w4 F9 u& R0 X+ n! F
73. 
    9 ?: k4 k: O6 ]$ \' @8 w2 y/ W
74.            System.out.println("" + pilot.getMovement().getDistanceTraveled());
    
75.            System.out.println(-Motor.A.getTachoCount());
    3 l" z" k; ^. g8 p  D" {0 R
76.            System.out.println(-Motor.B.getTachoCount());
    ' }: j' p7 T4 s+ v+ H
77.            Button.waitForAnyPress();
    ' [! _: K7 z5 A- @9 M& R9 a
78.   }
    
79. 
    3 p2 g1 W& I. [- H$ X8 u
80.   publicstatic void main(String[] args) {
    
81.            Straighttraveler = new Straight();
    / ?) e! K+ v" ~  {0 i
82. 
    ) P- ^/ L  g5 q( w! t7 J" q  Q
83.            traveler.adjust();
    3 N" S2 }2 Z9 v+ z8 R% Y3 s1 u
84.            traveler.go();
    
85.   }
    
86. }

复制代码

hello怪

二楼自占备用，欢迎发表评论

satan1124

这个源代码是什么语言呀

clx

. h/ {1 _" U5 h9 x" G+ A% t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
. B0 n% L$ Q2 \3 L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， ...

: t# ?2 ?: e0 I  U# c- {+ s; @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