最直的三百厘米——开环控制的小车

hello怪

（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

5 p; I- [8 ?( Y1 h$ x* T  k

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：

1 n* }/ h# Q7 _8 Y4 x- q; f5 z7 z场地
- j& ~' v$ y8 q$ K8 ^  水平度和光滑度

在家里当然瓷砖的效果是最好的
# m5 {2 D7 g! C' G& C9 U  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

) f0 }0 ^' B) D- O车子结构
3 x, A7 ~* A! x' ]! y  轮子间距
     轮子间距越大越好，稍微想一下便知
& f' Q( y1 L, X0 c  轮子大小
6 v5 N- r7 d, q) ^- u     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
$ ?/ f; ^* x+ [     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
5 ?' c+ I9 G4 e8 }  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。。。）
- B1 R9 L4 O: p5 Y" G  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
9 I- h* h) x* Z3 o* ]  运动过程控制
# U/ ~$ f6 H2 `" L+ M8 H+ v     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）
2 Y/ K3 ~  r8 O* Z0 D+ s/ r0 v
调试与运行
. I% P* D8 G; m( z  轮子转速调整（车轮大小的设定）
) u( ~0 o& b" }9 m/ y      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
7 s7 q6 U/ F, K  A1 B+ R1 p  B  起始位置车子正方向和直线间的夹角
7 j& k& \7 X# k( y" k      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

3 M3 R3 X) m9 N  O+ }
) r; _' Q8 w& H* N0 `

然后上源代码：

1. 
   
2. importlejos.robotics.navigation.DifferentialPilot;
   
3. import lejos.util.Delay;
   
4. 
   
5. /**
   & I) c' I7 R" N) L4 l
6. *Robot that stops if the buttons are presses before it completes its travel.
   5 S* v; V& D6 }/ t6 {
7. */
   0 B) |) H9 r/ j: y, m3 R) ?
8. 
   ( J& d: t$ q+ R' z
9. 
     m3 L! d9 u! V0 f
10. public class Straight {
    . _1 j0 g  h# U
11.   DifferentialPilotpilot;
    6 U/ d, C+ ~+ Q- I
12.   doubleleftD = 4.3, rightD = 4.3;
    
13. 
    
14.   publicvoid adjust() {
    
15.            //wait for release
    
16.            while(Button.readButtons() > 0)
    
17.                    ;
    
18.            while(Button.readButtons() == 0) {
    
19.                    //input size by adjusting the wheels
    $ b- m8 b1 X# T' t# S" n
20.                    rightD= (double) (Motor.A.getTachoCount()) / 2160 + 4.3;
    
21.                    leftD= (double) (Motor.B.getTachoCount()) / 2160 + 4.3148;// 调试所得值
    
22. 
    8 W9 e) {. u# y3 J' {
23.                    //display the size input
    
24.                    LCD.drawString("L:"+ String.valueOf(leftD), 0, 0);
    4 T# r1 J8 l1 k. D0 r, w
25.                    LCD.drawString("R:"+ String.valueOf(rightD), 0, 1);
    
26.                    Delay.msDelay(100);
    
27.                    LCD.clear();
    
28.            }
    
29. 
    ; V9 @# a* F4 a: C( V* g' q
30.   }
    
31. 
    $ Y" ^% \/ \) w% h0 x% v" J
32.   publicvoid go() {
    
33.            //准备起步
    
34.            //wait for release
    5 H' h1 ~# i6 q$ O5 S. f
35.            while(Button.readButtons() > 0)
    ; [( P8 _' N# N5 D& h( W! y
36.                    ;
    : E8 {% G0 I- B' H4 w
37.            System.out.println("pressto go");
    
38. 
    : V1 e1 L; `& y! ]# p! u% y
39.            Button.waitForAnyPress();
    
40.            LCD.clear();
    
41. 
    & r3 r4 M0 k; l1 Y/ M
42.            //初始化
    9 A- Z% y; a) T& ]
43.            pilot= new DifferentialPilot(rightD, leftD, 13.5, Motor.A, Motor.B, true);
    
44.            pilot.reset();
    
45. 
    
46.            Delay.msDelay(3000);
    3 H6 M/ L/ l% C
47. 
    
48.            doublespeed = 10;
    
49.            doubledistance = 0;
    
50. 
    
51.            //起步加速
    4 _% a) q0 k+ Y0 R5 x' O8 Q
52.            pilot.travel(300,true);
    
53. 
    
54.            while(distance < 20) {
    
55.                    distance= pilot.getMovement().getDistanceTraveled();
    7 |7 s$ U9 G0 I% E# F# l1 Z
56.                    speed= distance * 5 + 10;
      P9 l$ ?+ C2 r2 A0 D. N" }
57.                    pilot.setRotateSpeed(speed);
    ! f/ m3 a5 q. f8 H5 }5 ]
58.                    Delay.msDelay(100);
    - y0 w' x0 w$ o/ x
59.            }
    , T* h3 P4 g8 K/ O
60.            for(int i = 0; i < 10; i++) {
    1 ~$ u$ @& m6 z: @; W& [, m
61.                    speed+= 5;
    ' A) X* S$ W; B
62.                    pilot.setRotateSpeed(speed);
    
63.                    Delay.msDelay(200);
    2 y, Q/ _6 v' L2 T
64.            }
    
65. 
    
66.            //TODO 减速
    . Z5 ^+ X, t/ a6 }
67. 
    8 |  _# c2 }$ W. j* Z: i0 L
68.            //停止机能
    % h' {$ v4 X/ h4 O! h1 a) w+ c
69.            while(pilot.isMoving()) {
    
70.                    if(Button.readButtons() > 0)
    , m, {6 M7 `( h% [7 V, S2 u
71.                            pilot.stop();
    6 a$ x3 \/ \, F- X- s2 a
72.            }
    
73. 
    1 B: g' M! a7 @3 j9 Q
74.            System.out.println("" + pilot.getMovement().getDistanceTraveled());
    ' e% X  Y& o, H1 C
75.            System.out.println(-Motor.A.getTachoCount());
    $ w, P+ N# L+ b# k, @9 A9 ]7 X( S
76.            System.out.println(-Motor.B.getTachoCount());
    
77.            Button.waitForAnyPress();
    
78.   }
    
79. 
    
80.   publicstatic void main(String[] args) {
    
81.            Straighttraveler = new Straight();
    
82. 
      {" S& |3 F% C7 ^2 Z' W
83.            traveler.adjust();
    
84.            traveler.go();
    
85.   }
    
86. }

复制代码

0 R% U3 x1 D8 E

hello怪

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satan1124

这个源代码是什么语言呀

clx

- Y5 s; W4 `  U; }
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