最直的三百厘米——开环控制的小车

hello怪

3 _/ \5 D0 u+ P

（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
. _/ H# C8 g" {( a% J  水平度和光滑度

在家里当然瓷砖的效果是最好的
5 w, R! s- w+ h' t% W% J  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
& ^7 G( p2 r8 Z
车子结构
0 u. D) h0 L; O) n  轮子间距
     轮子间距越大越好，稍微想一下便知
4 ^1 W  h  ^; H' Y  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）
  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
  重心位置
% W( t5 o9 c& [8 O4 u3 I     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
' Y8 j" S$ S" Q# f3 W$ C0 k  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
  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）
. C/ s6 M% e" a2 F  S) Z, V) G
" v0 a- H7 Q" c" X调试与运行
" C" U5 S3 ?& ]3 h  ]( b  轮子转速调整（车轮大小的设定）
& `% W' F8 Y: B( [' }      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
  起始位置车子正方向和直线间的夹角
. r3 f" O0 w7 n+ A+ M8 f% C      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;
   
3. import lejos.util.Delay;
   9 K( G& ]2 N- i; J
4. 
   1 _9 ?5 b0 d. U% I* @) v
5. /**
   1 G3 U) v5 p. H
6. *Robot that stops if the buttons are presses before it completes its travel.
   " j: W  G; R+ e7 _: n
7. */
   # D; z/ W, v* o$ g5 ]
8. 
   
9. 
   + M2 ^' B- E; m6 o8 m
10. public class Straight {
    
11.   DifferentialPilotpilot;
    " I, v+ d# n# b! _" u8 M* I3 u
12.   doubleleftD = 4.3, rightD = 4.3;
    4 s, L$ x. s7 e; ~: W( [8 _
13. 
    
14.   publicvoid adjust() {
    1 J; ]# L: S/ Q$ ]2 v& \8 `4 B
15.            //wait for release
    % O5 u( k& D8 n4 h2 x
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;
    : D* p( j* ~3 o2 K; A
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);
      Y% Q9 t& f0 O$ ?- K% \8 Z( E+ o% [
25.                    LCD.drawString("R:"+ String.valueOf(rightD), 0, 1);
    ' ^1 n. @: {2 @$ f5 ]) u
26.                    Delay.msDelay(100);
    
27.                    LCD.clear();
    - @9 ^+ L) q; X
28.            }
    
29. 
    . t6 }- Q$ V& ]5 E: A% ?6 @/ ~- @
30.   }
    
31. 
    
32.   publicvoid go() {
    6 E/ Z, \$ Z' B$ Y
33.            //准备起步
    
34.            //wait for release
    / v! n5 [& v' b6 D  S- ]: V
35.            while(Button.readButtons() > 0)
    , T( N, |! P6 X7 Z; {# \
36.                    ;
    
37.            System.out.println("pressto go");
    4 m3 C% ]) T- |  ^( F8 [  S. ~) M/ {
38. 
    $ ~8 c. b1 F2 t# u  ^9 r+ N
39.            Button.waitForAnyPress();
    ' z. {' a; X# i* w/ U
40.            LCD.clear();
    ( Q' ?1 _% Q4 h
41. 
    
42.            //初始化
    ) j# O5 J6 w# |  t7 L& s
43.            pilot= new DifferentialPilot(rightD, leftD, 13.5, Motor.A, Motor.B, true);
    
44.            pilot.reset();
    + B5 D$ s0 `/ y# E, k( u0 Q+ V7 f0 g# V
45. 
    - \( c) P! o9 R" Y, y
46.            Delay.msDelay(3000);
    , W7 Q! @$ A0 o! R% k' B
47. 
    
48.            doublespeed = 10;
    
49.            doubledistance = 0;
    4 O3 m/ D! V* E9 E; H
50. 
    
51.            //起步加速
    ) _( c; e. w8 |3 Z; |) h7 \+ L
52.            pilot.travel(300,true);
    
53. 
    3 L; T( j/ y( S2 U  [/ B2 I
54.            while(distance < 20) {
    
55.                    distance= pilot.getMovement().getDistanceTraveled();
    
56.                    speed= distance * 5 + 10;
    
57.                    pilot.setRotateSpeed(speed);
    2 }8 s. s; k) c( c% q# J
58.                    Delay.msDelay(100);
    
59.            }
    + u. n( l8 q3 g. L( _& R& q
60.            for(int i = 0; i < 10; i++) {
    8 {; I7 X/ T3 T% [4 C
61.                    speed+= 5;
    
62.                    pilot.setRotateSpeed(speed);
    7 \3 ^" Z8 K0 Z) Y9 C, I
63.                    Delay.msDelay(200);
    
64.            }
    
65. 
    " ]3 s- @" T  |- k# Y: s5 }
66.            //TODO 减速
    
67. 
    + L( ~$ `3 n! D0 D& V) w- m
68.            //停止机能
    
69.            while(pilot.isMoving()) {
    
70.                    if(Button.readButtons() > 0)
    8 y) E8 Z$ Y7 l! N$ S
71.                            pilot.stop();
    , G" U+ g+ c9 E' v, o
72.            }
    
73. 
    
74.            System.out.println("" + pilot.getMovement().getDistanceTraveled());
    - U7 u# X4 D4 I/ X( G
75.            System.out.println(-Motor.A.getTachoCount());
    / o4 d, }0 B3 y, n* w4 a( H
76.            System.out.println(-Motor.B.getTachoCount());
    
77.            Button.waitForAnyPress();
    
78.   }
    
79. 
    
80.   publicstatic void main(String[] args) {
    $ d( k6 k5 \" H, h
81.            Straighttraveler = new Straight();
    . Q- U1 ^2 i7 z1 w1 m' I$ H) a* z
82. 
    
83.            traveler.adjust();
    % b( g9 K0 m6 r$ L
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

( L8 {+ e; j$ |) ?
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
* K4 ~3 i; [: K) U" A. x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

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