最直的三百厘米——开环控制的小车

hello怪

! z8 Q" w5 ?* y; u

（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

& ^/ @" D( M! C9 X+ Q

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
  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
$ O9 @3 ]7 e! U. C) m1 s
3 [( N8 X6 I% {6 ^9 H车子结构
  轮子间距
     轮子间距越大越好，稍微想一下便知
  a* p$ _7 i) t% M  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）
9 U: B4 F+ ?* {/ I  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
; N7 _/ W( e( \* t7 j& g  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
- P6 K- i- S- n  ^2 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
3 [+ [: h- L. L" H3 l. Z0 g  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
" W; C, T" |$ E* W; R5 C# T/ e
控制程序
  运动过程控制
7 ?! [/ q5 k8 H' g; p1 I: |8 ?0 Q; p     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）
+ ~  U' l( Q# G4 N7 W9 d0 P
7 y/ {9 Y1 c4 J调试与运行
# q; I' G9 _# l% r  轮子转速调整（车轮大小的设定）
" t$ E, w9 C2 i9 Q$ E% Q      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
      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 I; t$ t2 h& V! T7 f3 L5 b
+ p6 F/ E; _* S

然后上源代码：

1. 
   
2. importlejos.robotics.navigation.DifferentialPilot;
   
3. import lejos.util.Delay;
   ; q( q* k+ B& N8 ?- s
4. 
   
5. /**
   ' M5 j; v. A9 b# E1 d' d
6. *Robot that stops if the buttons are presses before it completes its travel.
   0 R  \. J" E, X" y, ?5 ?9 ]/ D
7. */
   
8. 
   8 y$ r: I% d  s9 W  }
9. 
   0 c/ q' ^" K2 b
10. public class Straight {
    * c+ v( s; X5 ?* R5 R
11.   DifferentialPilotpilot;
    6 ?3 j# x! x/ W
12.   doubleleftD = 4.3, rightD = 4.3;
    6 M6 {0 m& n# s" j- R! \
13. 
    9 W+ E' ^- Y& N7 `' P) M
14.   publicvoid adjust() {
    6 w  \* [2 e3 A6 G
15.            //wait for release
    & h2 g0 M3 R' o9 h3 D; F
16.            while(Button.readButtons() > 0)
    3 o0 h& E. q3 e
17.                    ;
    
18.            while(Button.readButtons() == 0) {
    1 D( d2 W* i) Y. m
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
    4 B$ R4 B! k, n0 N
22. 
    $ A7 k8 Y! ]9 f8 @
23.                    //display the size input
    
24.                    LCD.drawString("L:"+ String.valueOf(leftD), 0, 0);
    ) ?, v/ Y" C7 H7 _% ?
25.                    LCD.drawString("R:"+ String.valueOf(rightD), 0, 1);
    
26.                    Delay.msDelay(100);
    0 x5 c6 L, m- I  O  c% B
27.                    LCD.clear();
    
28.            }
    ' }/ c0 F7 W! ]  F, y9 B
29. 
    : N# Q6 r; P& \' i$ @% J! z
30.   }
    ! H2 `1 T8 x  q/ W; q% k4 L1 f% N2 E% p
31. 
    ) @5 T6 z) M3 x. G6 n
32.   publicvoid go() {
    4 c% w( ]2 \5 R7 R+ b
33.            //准备起步
    
34.            //wait for release
    4 n4 j. {& |4 R( r9 U" C
35.            while(Button.readButtons() > 0)
    
36.                    ;
    & @! E0 w! e- o" X- m
37.            System.out.println("pressto go");
    5 I# o5 [$ y2 S! B
38. 
    : O" j+ E3 p0 L* F6 u1 A
39.            Button.waitForAnyPress();
    . ]7 B: c1 q: O) B
40.            LCD.clear();
    ) b! L+ w' @- _
41. 
    
42.            //初始化
    
43.            pilot= new DifferentialPilot(rightD, leftD, 13.5, Motor.A, Motor.B, true);
    ! r( f7 d0 N2 y! ?( p& R- _/ n
44.            pilot.reset();
    
45. 
    - F, d) [/ Q1 Y  b+ d, Y
46.            Delay.msDelay(3000);
      ]. O, ~. q; Z# |0 C+ ^! F4 P
47. 
      _# M+ x9 e4 c3 ]* H
48.            doublespeed = 10;
    
49.            doubledistance = 0;
    
50. 
    
51.            //起步加速
    5 {% q- b6 F: V- r
52.            pilot.travel(300,true);
    7 b! I$ w7 I: h; @" k
53. 
    
54.            while(distance < 20) {
    + D1 |* ^9 g/ y( _
55.                    distance= pilot.getMovement().getDistanceTraveled();
    + W8 `9 Y5 Z4 D: H2 r1 O; m9 J4 q
56.                    speed= distance * 5 + 10;
    
57.                    pilot.setRotateSpeed(speed);
    
58.                    Delay.msDelay(100);
    
59.            }
    5 ]8 k- v0 K! m
60.            for(int i = 0; i < 10; i++) {
    
61.                    speed+= 5;
    
62.                    pilot.setRotateSpeed(speed);
    
63.                    Delay.msDelay(200);
    ! x7 h6 E" f1 l/ d; r+ r
64.            }
    1 c1 O2 j0 W2 ]# O4 _/ A
65. 
    , w. F  {" R; w5 t1 U/ M7 f
66.            //TODO 减速
    ) a( I7 R5 u) Z; Y" G* r1 b) e
67. 
    $ J3 U/ v) Q( c+ [- @
68.            //停止机能
    
69.            while(pilot.isMoving()) {
    * s& |* [: I* Z# P& x& A
70.                    if(Button.readButtons() > 0)
    ! M% A) Q, i& E: x1 E  O! D
71.                            pilot.stop();
    
72.            }
    
73. 
    
74.            System.out.println("" + pilot.getMovement().getDistanceTraveled());
    
75.            System.out.println(-Motor.A.getTachoCount());
    / U) V7 B& j, S+ P! {) U' m; C8 ^
76.            System.out.println(-Motor.B.getTachoCount());
    ) Y5 A% Z9 @" U( U: H" {7 ?
77.            Button.waitForAnyPress();
    ! f+ N; X9 J, @; o1 a1 Z% M
78.   }
    * O8 c. u# Z3 C# X. R
79. 
    
80.   publicstatic void main(String[] args) {
    
81.            Straighttraveler = new Straight();
      b3 ?* Q' c, F- y
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

% f: U) V2 d+ @, W% f2 `$ P8 Z
( L+ D  f" V9 M* f! _" Q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
( d( @6 c- P6 B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， ...

  h) R. P9 s( V8 w3 h$ N! r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