最直的三百厘米——开环控制的小车

hello怪

6 v0 b7 _6 j2 n& g8 S: t* K9 A
# K; w: I/ t: L3 b. }

（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

( P4 ]( w: g0 b0 N3 w

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：

  [" O0 S! x+ {5 t  J* c- ~6 y场地
  水平度和光滑度

在家里当然瓷砖的效果是最好的
; Z* c+ O2 f, p7 k9 v4 t" d; C  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
5 F$ S* n0 s& e3 y  ~+ u$ h, B
) R5 [$ R& p# E% M  h  w车子结构
  @6 x. e, O& Q  轮子间距
) A, L: [" v# a/ [0 L" A0 x/ R     轮子间距越大越好，稍微想一下便知
  轮子大小
: t3 _5 j; Q" j, q) V* i6 r     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）
& N) z. f/ X2 H# `0 L+ \) R  随动轮的设计
/ ^: T9 R" T3 Y. _; }9 Z; K     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
; d3 V; F- d! h' G* i$ p1 `  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
: Z# R* {- f" W2 u' G  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
- g9 s# e' U# O! I% j  L  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
6 M" ]6 S( U$ [0 ~. I, J- q
控制程序
# `' C5 u' Q4 f( f  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）

调试与运行
% P& y3 i; U" S. R7 d2 U  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
  起始位置车子正方向和直线间的夹角
4 n3 Z* m2 {  I: Z/ n      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

0 g+ V) {2 ?# F. e5 y0 C9 \
5 u+ q% K( ~' m9 x4 f. q
; U. n. e' Y; X2 w' o3 L4 M

然后上源代码：

1. 
   * c1 T) c/ {% H( t4 S) v
2. importlejos.robotics.navigation.DifferentialPilot;
   
3. import lejos.util.Delay;
   , F+ q  J6 d8 X) N
4. 
   
5. /**
   6 O5 x7 B0 C+ w" d" I% H
6. *Robot that stops if the buttons are presses before it completes its travel.
   5 H. g/ ~( ]0 P. l6 i% j
7. */
   , c& |$ e7 M+ J" c+ g
8. 
   
9. 
   
10. public class Straight {
    4 \2 t% R$ O% n/ y: R; E* x
11.   DifferentialPilotpilot;
    5 H$ I( ]1 u6 U3 F
12.   doubleleftD = 4.3, rightD = 4.3;
    
13. 
    ) k" A/ t# [( F$ p2 x- O
14.   publicvoid adjust() {
    8 r* I5 ~) H; _% G/ X0 w# O0 [
15.            //wait for release
    % R( k; t6 w  u) I
16.            while(Button.readButtons() > 0)
    * L# j% h3 V# C1 ^( I
17.                    ;
    ( n/ y$ X$ ^. v( {
18.            while(Button.readButtons() == 0) {
    ( h' T7 N6 C3 {
19.                    //input size by adjusting the wheels
    
20.                    rightD= (double) (Motor.A.getTachoCount()) / 2160 + 4.3;
    8 L9 d6 {5 Y% ^# X) g7 D" p4 h' l
21.                    leftD= (double) (Motor.B.getTachoCount()) / 2160 + 4.3148;// 调试所得值
    
22. 
    # A) r0 {% O1 ?( E' O9 j
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);
    * i/ M( j' v  F* _
27.                    LCD.clear();
    2 Q: D5 o# }1 X$ h' K
28.            }
    $ S$ F; J" s; C: a
29. 
    
30.   }
    
31. 
    ( p8 Q: W, h( o+ X. q
32.   publicvoid go() {
    
33.            //准备起步
    
34.            //wait for release
    7 ^. e( U( C8 t2 \3 X- u3 p; J
35.            while(Button.readButtons() > 0)
    % B5 r8 L+ E7 c' V. a1 a; X0 I
36.                    ;
    
37.            System.out.println("pressto go");
    
38. 
    
39.            Button.waitForAnyPress();
    % [" O9 _# a: c3 ^# w# {+ v
40.            LCD.clear();
    
41. 
    
42.            //初始化
    ' a) w+ F+ D- y
43.            pilot= new DifferentialPilot(rightD, leftD, 13.5, Motor.A, Motor.B, true);
    
44.            pilot.reset();
    
45. 
    
46.            Delay.msDelay(3000);
    
47. 
    
48.            doublespeed = 10;
    
49.            doubledistance = 0;
    
50. 
    + R9 |  ?4 c/ y( }+ w# ]
51.            //起步加速
    
52.            pilot.travel(300,true);
    0 U* P% ~% ~1 k4 I9 O9 @, ~0 @
53. 
    
54.            while(distance < 20) {
    $ p2 b- i. X1 X$ W; j3 V
55.                    distance= pilot.getMovement().getDistanceTraveled();
    
56.                    speed= distance * 5 + 10;
    
57.                    pilot.setRotateSpeed(speed);
    3 ~8 l9 K; C# x! M, \. V
58.                    Delay.msDelay(100);
    ) D, P; O- o: v  t' e
59.            }
    
60.            for(int i = 0; i < 10; i++) {
    
61.                    speed+= 5;
    , k" T6 w& X# h% P0 u" v) U
62.                    pilot.setRotateSpeed(speed);
      T6 T- \0 I. y9 o& H
63.                    Delay.msDelay(200);
    
64.            }
    
65. 
    
66.            //TODO 减速
    6 M3 {( O2 R% W- N( i
67. 
    
68.            //停止机能
    * |1 Q9 Y' L6 d- c5 v, c: e+ S
69.            while(pilot.isMoving()) {
    " E0 |1 O7 o3 g
70.                    if(Button.readButtons() > 0)
    
71.                            pilot.stop();
    $ m: k* j6 U/ V  J& [0 i3 c
72.            }
    1 x! A, j2 d% Z& c: e; @
73. 
    $ a4 G7 L. C% `/ X% Y2 g4 F; h
74.            System.out.println("" + pilot.getMovement().getDistanceTraveled());
    / Z$ C0 D( z( g! `6 ]; l( y
75.            System.out.println(-Motor.A.getTachoCount());
    
76.            System.out.println(-Motor.B.getTachoCount());
    : X! _+ O) t  C4 n! A
77.            Button.waitForAnyPress();
    
78.   }
    % F; S' D$ U% N# e
79. 
    : `3 V: M, e9 k, z6 X7 d7 q/ R/ \) ^
80.   publicstatic void main(String[] args) {
    5 v% y" D/ N% P( b
81.            Straighttraveler = new Straight();
    6 F* N2 J" g! `% h" C' i0 [1 {
82. 
    ; H  E' L2 Q  U$ W7 H4 l9 V
83.            traveler.adjust();
    2 i% e! e: ~  p3 n/ l. P
84.            traveler.go();
    ; ]) n, m+ T0 ^2 s* @1 q4 p. e
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

; V9 w0 Z8 V; q( F/ K" e
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， ...

' z8 K0 [4 M$ L, b9 J7 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

顶