最直的三百厘米——开环控制的小车

hello怪

& j6 _* [4 h, w- X8 X+ W

（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
+ J6 _) q  [! q/ e, n& \) d' {3 a  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
  \- ~: i! j3 ?5 `, ]2 n- x
车子结构
  轮子间距
     轮子间距越大越好，稍微想一下便知
3 I+ e  h& W( j  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
3 g* u/ ^" N/ K* W4 {8 D     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
, I+ P1 a# D$ n2 ]# {     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
$ ?& M% M- K, y4 a: B  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。。。）
' D  E1 ?2 x7 i7 \4 Y& X  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
% Q% z" u" ^0 f; ?5 @  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
2 N4 S. B. U6 \  G# p6 f8 U. L1 R  轮子转速调整（车轮大小的设定）
* w4 O% ^3 M! [8 ~- a      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
% b% I8 s+ c! K4 z! \! b  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

/ i, p# x- j3 t/ s# T( j

然后上源代码：

1. 
   " _/ H1 e5 A" G1 J) T0 d
2. importlejos.robotics.navigation.DifferentialPilot;
   
3. import lejos.util.Delay;
   $ S- l2 a% ^- r/ `8 k2 v  I
4. 
   
5. /**
   
6. *Robot that stops if the buttons are presses before it completes its travel.
   ' n9 K9 l/ ~# W8 ^9 d8 o$ x" o
7. */
   
8. 
   + [9 r" [4 a2 u0 Q0 x
9. 
   
10. public class Straight {
    
11.   DifferentialPilotpilot;
    
12.   doubleleftD = 4.3, rightD = 4.3;
    4 E% [1 v4 y4 D
13. 
    - @) t: W) r& |- w$ ^8 n3 d
14.   publicvoid adjust() {
    . s& m# t: i  K- g  Q8 R1 w0 q
15.            //wait for release
    8 h/ U, k- p: X/ B8 H- s
16.            while(Button.readButtons() > 0)
    
17.                    ;
    ; J  x7 x0 S/ k. t
18.            while(Button.readButtons() == 0) {
    
19.                    //input size by adjusting the wheels
    1 U$ r/ m1 v1 ^& X+ c" w
20.                    rightD= (double) (Motor.A.getTachoCount()) / 2160 + 4.3;
    " ~) u$ ?. S! z" X! g# r  E$ r
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);
    
25.                    LCD.drawString("R:"+ String.valueOf(rightD), 0, 1);
    * [  R2 W9 C2 C% X
26.                    Delay.msDelay(100);
    * C6 y) O7 g5 Y: D; ~' F6 y) A
27.                    LCD.clear();
    
28.            }
    . t) h( e) g& p9 \3 D
29. 
    
30.   }
    $ J( B( M: B8 X7 f7 s8 f
31. 
    & R) W2 `1 o! A  ?& k0 r6 A3 Y' Z
32.   publicvoid go() {
    4 x- `3 @/ \! D$ K9 b1 V- [1 N" j
33.            //准备起步
    # E: C% q3 j" l% o6 k2 w
34.            //wait for release
    ( o/ R% H) R  F# A! C1 `! G5 k+ M
35.            while(Button.readButtons() > 0)
    
36.                    ;
    5 i0 z; C$ d; |6 b# Z
37.            System.out.println("pressto go");
    
38. 
    
39.            Button.waitForAnyPress();
    
40.            LCD.clear();
    ; n! {& T8 P- k8 K3 \7 E
41. 
    . T2 h6 e% Q5 A+ e
42.            //初始化
    6 A7 V) ~2 G4 o7 J7 p
43.            pilot= new DifferentialPilot(rightD, leftD, 13.5, Motor.A, Motor.B, true);
    4 G) P4 Z; e& q; M* [8 j
44.            pilot.reset();
    
45. 
    " p* P  @- g: w' N4 K
46.            Delay.msDelay(3000);
    . t" ^) d9 {1 I( u  P1 p0 l6 B8 t2 U
47. 
    4 f2 Q- Q3 o% A6 S
48.            doublespeed = 10;
    8 _' `& n9 g' [3 c. {+ m% b3 {5 P; p
49.            doubledistance = 0;
    & d, s$ Z" h, a% a
50. 
    6 M) y6 w# T! A5 J/ F
51.            //起步加速
    6 p: |2 C) ~% w
52.            pilot.travel(300,true);
    9 f; D5 a4 H; {) N
53. 
    
54.            while(distance < 20) {
      m, [9 S# N$ q& W1 H7 X* J# [1 R( @
55.                    distance= pilot.getMovement().getDistanceTraveled();
    
56.                    speed= distance * 5 + 10;
    
57.                    pilot.setRotateSpeed(speed);
      x. x1 U5 g# A
58.                    Delay.msDelay(100);
    1 T5 X* P1 ?( y: T$ Q* e& ~- p- {
59.            }
      e2 C6 }) ~- e6 i9 o
60.            for(int i = 0; i < 10; i++) {
    
61.                    speed+= 5;
    
62.                    pilot.setRotateSpeed(speed);
    
63.                    Delay.msDelay(200);
    
64.            }
    
65. 
    
66.            //TODO 减速
    ) S$ d) ~! \9 t( S2 O- E" Y
67. 
    
68.            //停止机能
    
69.            while(pilot.isMoving()) {
    
70.                    if(Button.readButtons() > 0)
    
71.                            pilot.stop();
    1 M4 N: Z: M1 B/ d0 Q8 l! N
72.            }
    . u- n1 H. X1 e# T8 y# _
73. 
    
74.            System.out.println("" + pilot.getMovement().getDistanceTraveled());
    9 K# `9 ~. L1 s" A0 R, \4 S8 ]( C
75.            System.out.println(-Motor.A.getTachoCount());
    , x* V+ K) g# _4 e6 I1 R3 I; R! I
76.            System.out.println(-Motor.B.getTachoCount());
    
77.            Button.waitForAnyPress();
    
78.   }
    ! o8 a0 z% E! O* h# b8 U
79. 
    . ~/ V! m$ U# A, D
80.   publicstatic void main(String[] args) {
    & ^3 C2 E4 j: `4 Z! l
81.            Straighttraveler = new Straight();
    3 L/ s. B6 Y0 k3 }; u
82. 
    
83.            traveler.adjust();
    
84.            traveler.go();
    
85.   }
      p* c  l/ c' f- R2 i8 Y
86. }

复制代码

: H8 X. o5 Z! e! H1 h+ n6 d

hello怪

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satan1124

这个源代码是什么语言呀

clx

" C( D/ r# V. Z% n# [$ Y6 M- V4 i
! O) M! y5 _" s: ]: N) Q# S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， ...

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