最直的三百厘米——开环控制的小车

hello怪

1 G8 ^! J2 a3 O) t
* s# ^3 S. Z- s- ^2 j( Y

（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
( M3 S( ?  S3 x" }8 o. p* {4 r  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
" n2 H, o/ B$ |7 N& k1 R% {
车子结构
) O9 m( i4 H0 ^( p% W4 ?  轮子间距
0 |1 l, M6 e  Z! ?( P     轮子间距越大越好，稍微想一下便知
4 D! F$ e" i5 o( x  轮子大小
1 D8 K+ r4 t. K8 y     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）
0 u" C4 n$ c1 m% a4 ]6 U2 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
; O0 ?) T4 y3 y1 E" {5 |  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
4 U+ \) l) y; L: M" Y( H2 z  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

7 b7 t4 l" W4 O6 p, @控制程序
  运动过程控制
+ {  W2 C3 c9 `* o) l3 X     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）

调试与运行
  轮子转速调整（车轮大小的设定）
/ I+ |$ F7 ^7 y0 c1 I: _      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 A9 H+ v  W7 ?# ^  起始位置车子正方向和直线间的夹角
7 w" ?$ |5 N% L( `( d      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

: `9 \9 j6 F0 f& W- P" @) J, e) O
8 ^  a3 X# i4 x8 ^

然后上源代码：

1. 
   * `3 v3 u+ x: l  N" ^
2. importlejos.robotics.navigation.DifferentialPilot;
   
3. import lejos.util.Delay;
   ( `1 F+ j6 h0 r2 w+ M0 I
4. 
   
5. /**
   6 O2 c, C. Q1 v" s) E. U) H8 [7 B
6. *Robot that stops if the buttons are presses before it completes its travel.
   * _" C. D  K+ g8 Z: F
7. */
   
8. 
   6 z$ \4 r. {# J/ B
9. 
   7 c6 v5 t3 x9 \' Q" w
10. public class Straight {
    
11.   DifferentialPilotpilot;
    # L7 @2 w7 G. o" q2 l
12.   doubleleftD = 4.3, rightD = 4.3;
    
13. 
    
14.   publicvoid adjust() {
    5 T) b* P. |  }% @. k1 V5 a8 G
15.            //wait for release
    ) X/ P, K5 ?, x: C$ h
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;
    ; z  B" m' ]2 S; W& i& e3 @9 e, _
21.                    leftD= (double) (Motor.B.getTachoCount()) / 2160 + 4.3148;// 调试所得值
    3 X: v& o4 q- O" n, k. O
22. 
    3 M6 B0 ^( v0 t( {7 P
23.                    //display the size input
    
24.                    LCD.drawString("L:"+ String.valueOf(leftD), 0, 0);
    
25.                    LCD.drawString("R:"+ String.valueOf(rightD), 0, 1);
    
26.                    Delay.msDelay(100);
    ! i7 H- D5 l( [2 A& S7 a5 }" D
27.                    LCD.clear();
    
28.            }
    # {0 k  u/ G# h! R% a
29. 
    ; I2 F" A+ d9 F/ P! R( e
30.   }
    % H  ^" ~5 q6 h% v8 [
31. 
    
32.   publicvoid go() {
    
33.            //准备起步
    
34.            //wait for release
    
35.            while(Button.readButtons() > 0)
    ( Z9 }7 ?" }& |5 D
36.                    ;
    0 d( U3 V, I9 [, e
37.            System.out.println("pressto go");
    
38. 
    
39.            Button.waitForAnyPress();
    
40.            LCD.clear();
    5 w1 f8 x7 z  `4 B5 p' G
41. 
    
42.            //初始化
    
43.            pilot= new DifferentialPilot(rightD, leftD, 13.5, Motor.A, Motor.B, true);
    5 B7 z* F# n* `2 ~) E1 \# Y
44.            pilot.reset();
    
45. 
    7 C  }# N1 R7 O2 I2 F5 L2 x
46.            Delay.msDelay(3000);
    
47. 
    + i0 k4 g/ K) d8 w' D
48.            doublespeed = 10;
    $ ]0 x% A. o; l2 j7 v
49.            doubledistance = 0;
    ) m$ n/ W1 R" ]4 K$ o% U
50. 
    
51.            //起步加速
    
52.            pilot.travel(300,true);
      S8 t- q; b; x, ~
53. 
    
54.            while(distance < 20) {
    
55.                    distance= pilot.getMovement().getDistanceTraveled();
    ' V- A. a  ?# V/ h; e
56.                    speed= distance * 5 + 10;
    
57.                    pilot.setRotateSpeed(speed);
    
58.                    Delay.msDelay(100);
    
59.            }
    
60.            for(int i = 0; i < 10; i++) {
    
61.                    speed+= 5;
    & H; k$ u' {6 E; i% i! ]# }; b) N
62.                    pilot.setRotateSpeed(speed);
    / A: J( e- W, Z, R* l+ c2 @; I7 ]3 z: u
63.                    Delay.msDelay(200);
    
64.            }
    % i+ D9 e) J2 j/ [  B) D
65. 
    
66.            //TODO 减速
    4 @; F& H3 o1 Q
67. 
    
68.            //停止机能
    
69.            while(pilot.isMoving()) {
    
70.                    if(Button.readButtons() > 0)
    # `9 H3 u1 [! q2 H
71.                            pilot.stop();
    
72.            }
    
73. 
    % @' B* j7 F& y) o+ y1 ~
74.            System.out.println("" + pilot.getMovement().getDistanceTraveled());
    
75.            System.out.println(-Motor.A.getTachoCount());
    
76.            System.out.println(-Motor.B.getTachoCount());
    1 ]& [! M9 ~* D6 R0 Y
77.            Button.waitForAnyPress();
    3 s, l) |/ @0 b0 \, O4 c( W
78.   }
    
79. 
    6 y4 s( l3 Y, |  ?8 A1 J" T; g4 k
80.   publicstatic void main(String[] args) {
    " j6 o3 z! S% b. ]( I, b- C7 e
81.            Straighttraveler = new Straight();
    ' L' U& @/ r: Q) q" c" w
82. 
    
83.            traveler.adjust();
    
84.            traveler.go();
    
85.   }
    
86. }

复制代码

hello怪

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satan1124

这个源代码是什么语言呀

clx

  K8 S* W* `5 _4 \1 l. R8 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，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， ...

, @2 `5 W0 Y$ i7 h3 i! ], ~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

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