最直的三百厘米——开环控制的小车

hello怪

1 |. ]: M4 \( ?/ r0 f

（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
8 K3 l. s# w# X/ |) ?! D  水平度和光滑度

在家里当然瓷砖的效果是最好的
, M2 S+ C) p( D5 l/ Q  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
" h  i. b3 N$ m0 G# A2 U' u
车子结构
4 g3 J& L( o. r+ G2 g6 @  轮子间距
     轮子间距越大越好，稍微想一下便知
/ A4 r7 k' C( A% _  轮子大小
) G6 ~" r# _* i     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
5 i' y8 ^% V2 n% G  重心位置
5 N1 y* M/ K* w- [4 Y- s7 w1 o5 K     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
  M! \, P( n; @( E# q( x& R  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。。。）
5 ^0 Y" l# \2 Z$ R( l9 B  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

+ K- R+ v; ~: [3 ^( U: Z9 G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）

% d4 ?# K, J; `" o" r$ ^8 k# G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
2 V! d4 @+ `& D, {; r3 U. {  起始位置车子正方向和直线间的夹角
4 L, |5 w- L0 F; 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

' T+ ?( s! \3 w: y7 n9 n3 e9 I
/ {0 y9 Y! _2 Z' ~
$ x7 k& n! A4 u

然后上源代码：

1. 
   + n* C( K  P; W7 c$ B* X
2. importlejos.robotics.navigation.DifferentialPilot;
   7 L8 Y1 g( {3 W* Z- x( t
3. import lejos.util.Delay;
   
4. 
   
5. /**
   , _0 C) x: ]  q2 M1 Y  ?" ]" ]2 f
6. *Robot that stops if the buttons are presses before it completes its travel.
   * F3 [0 S8 z  J, F* [" B+ K
7. */
   
8. 
   4 W9 X1 m* c. t& Z! V2 D
9. 
     I4 l! h$ y. J3 `+ i/ q" p4 w& y, r
10. public class Straight {
    
11.   DifferentialPilotpilot;
    1 M% V6 Y/ e; O
12.   doubleleftD = 4.3, rightD = 4.3;
    
13. 
    
14.   publicvoid adjust() {
    
15.            //wait for release
    
16.            while(Button.readButtons() > 0)
    : Q' H- g7 H6 M
17.                    ;
    
18.            while(Button.readButtons() == 0) {
    
19.                    //input size by adjusting the wheels
    
20.                    rightD= (double) (Motor.A.getTachoCount()) / 2160 + 4.3;
    * j4 h) H) d' x5 b$ ]  E0 \8 W
21.                    leftD= (double) (Motor.B.getTachoCount()) / 2160 + 4.3148;// 调试所得值
    $ c: L, L, \  x
22. 
    
23.                    //display the size input
    8 n0 T, a) o: b6 H
24.                    LCD.drawString("L:"+ String.valueOf(leftD), 0, 0);
    
25.                    LCD.drawString("R:"+ String.valueOf(rightD), 0, 1);
    " r1 J. c  h% P- [  i3 q3 R
26.                    Delay.msDelay(100);
    
27.                    LCD.clear();
    ; t1 F% L; d' E
28.            }
    
29. 
    
30.   }
    
31. 
    $ W6 y& L7 S' M
32.   publicvoid go() {
    ( g+ J' H3 }( s6 V1 v+ d' C( _1 P4 s
33.            //准备起步
    
34.            //wait for release
    + I. K. p- \. a  |4 {3 t
35.            while(Button.readButtons() > 0)
    
36.                    ;
    
37.            System.out.println("pressto go");
    
38. 
    
39.            Button.waitForAnyPress();
    
40.            LCD.clear();
    ! R; {1 {, L& V# [4 g
41. 
    
42.            //初始化
    " B! t+ \+ l6 V! N1 ~
43.            pilot= new DifferentialPilot(rightD, leftD, 13.5, Motor.A, Motor.B, true);
    " @1 p8 ^% B* f: F+ m
44.            pilot.reset();
    
45. 
    5 m3 j* e; {. w) Q( N& y4 f
46.            Delay.msDelay(3000);
    " Z8 C; f& F. F5 O: h
47. 
    
48.            doublespeed = 10;
    
49.            doubledistance = 0;
    7 {1 U' s" u: y
50. 
    9 `  i7 U9 m/ f
51.            //起步加速
    9 B1 w4 V% E% H
52.            pilot.travel(300,true);
    
53. 
    
54.            while(distance < 20) {
    + @! E% s- y5 c/ g- W
55.                    distance= pilot.getMovement().getDistanceTraveled();
    & H" \! o( d7 o9 r% C: [
56.                    speed= distance * 5 + 10;
    
57.                    pilot.setRotateSpeed(speed);
    3 _9 g% f6 }; e3 L% B  [/ V
58.                    Delay.msDelay(100);
    
59.            }
    
60.            for(int i = 0; i < 10; i++) {
    
61.                    speed+= 5;
    ) X# `/ U- n4 Z# \! Z" ~. \' _  {& m
62.                    pilot.setRotateSpeed(speed);
    
63.                    Delay.msDelay(200);
    
64.            }
    
65. 
    & P" u$ R6 [* T7 t1 w. Y9 q
66.            //TODO 减速
    
67. 
    9 I3 ^/ o, l0 b: S! i/ N2 i; ^' N
68.            //停止机能
    
69.            while(pilot.isMoving()) {
    
70.                    if(Button.readButtons() > 0)
    
71.                            pilot.stop();
    
72.            }
    
73. 
    7 V+ u6 d. c# s8 e# U' ]; E
74.            System.out.println("" + pilot.getMovement().getDistanceTraveled());
    
75.            System.out.println(-Motor.A.getTachoCount());
    1 C* O; b" o( i1 Q4 w1 \, @9 G/ u
76.            System.out.println(-Motor.B.getTachoCount());
    
77.            Button.waitForAnyPress();
    
78.   }
    ) }) e" f3 N+ O' |: L% @  [$ [9 b3 u
79. 
    
80.   publicstatic void main(String[] args) {
    
81.            Straighttraveler = new Straight();
    - y$ E+ u! d& u
82. 
    
83.            traveler.adjust();
    
84.            traveler.go();
    & G% h7 ~5 k- O3 ^; J
85.   }
    
86. }

复制代码

4 V% h* |" _4 J* H( K* N" V7 z

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
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， ...

7 R" |3 m1 R! \. v- f' c/ b; [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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