最直的三百厘米——开环控制的小车

hello怪

/ y+ r/ i9 t: C6 ]) c

（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

# E2 }# ]* d; w4 f

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：

6 g# R! U' o1 t( }" t场地
" Z& ?5 K5 y$ E* o1 v5 w& S  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

3 R) [2 a4 U2 |2 B  P7 A9 z9 }8 h车子结构
/ B; H# Z2 y2 e1 ^+ T& w1 Y+ [* h  轮子间距
3 {5 K, j0 |3 v. U: _$ ^     轮子间距越大越好，稍微想一下便知
# R' G2 o( V( q8 d- R  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 E( n4 P5 p# L3 D- V  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
     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
2 t- u+ f) x0 D, k" s3 k+ l! d7 e  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
; F" [8 `+ P3 W' x' J
4 q% X# ~6 {4 P( ]2 x+ _& U" y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）

调试与运行
  轮子转速调整（车轮大小的设定）
1 N. ^/ h1 N  r) G4 @  \      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
8 ?+ J$ ^& P, C$ r9 ~6 s0 f      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

* H7 o6 N( W/ l# O5 M
3 a: ~& I& S/ O: q5 I

然后上源代码：

1. 
   
2. importlejos.robotics.navigation.DifferentialPilot;
   # m( X- i- z, `$ ?" U0 L
3. import lejos.util.Delay;
   
4. 
   
5. /**
   ( Z' O# _: i% W. _
6. *Robot that stops if the buttons are presses before it completes its travel.
   
7. */
   
8. 
   
9. 
   % X, ?9 s& ~4 h4 D; f1 K
10. public class Straight {
    
11.   DifferentialPilotpilot;
    / g; u0 R' p& {8 g% a# }7 c
12.   doubleleftD = 4.3, rightD = 4.3;
    
13. 
    % C4 T6 l# y9 v
14.   publicvoid adjust() {
    / c; a. f1 S8 `! J& @. e
15.            //wait for release
    5 P. C( c; ~  q
16.            while(Button.readButtons() > 0)
    * n1 E1 {% F3 w" Y: [* B
17.                    ;
    2 @& r" k4 l/ N6 Q0 r
18.            while(Button.readButtons() == 0) {
    
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
    - b, \5 o# I0 f$ ]3 {
22. 
    
23.                    //display the size input
      N4 {, A" s9 \3 @; H
24.                    LCD.drawString("L:"+ String.valueOf(leftD), 0, 0);
    ) A$ F8 _, L5 \8 D2 i
25.                    LCD.drawString("R:"+ String.valueOf(rightD), 0, 1);
    
26.                    Delay.msDelay(100);
    ) ^/ {( k- |: M" ~
27.                    LCD.clear();
    0 c$ Z& u$ P0 d: ~6 v8 U: x
28.            }
    
29. 
    
30.   }
    ( s. K8 _5 f0 ?: W, c
31. 
    
32.   publicvoid go() {
    
33.            //准备起步
    
34.            //wait for release
    ! r8 s( ?# c: l% @0 {0 b$ C
35.            while(Button.readButtons() > 0)
    5 K( n, `! ?8 a8 S
36.                    ;
    
37.            System.out.println("pressto go");
    
38. 
    ! S5 @) P: j& @  o: O  M, O. U
39.            Button.waitForAnyPress();
    . \* z+ y% l- J  W) G
40.            LCD.clear();
    
41. 
    
42.            //初始化
    
43.            pilot= new DifferentialPilot(rightD, leftD, 13.5, Motor.A, Motor.B, true);
    ; L- b0 }* l9 X1 [' _4 M
44.            pilot.reset();
    3 [0 \, E* s+ G, y( U2 `3 U, d
45. 
    
46.            Delay.msDelay(3000);
    
47. 
    5 O% S  x% i) E: }& C: ]4 ]
48.            doublespeed = 10;
    
49.            doubledistance = 0;
    * n2 W; o" e! m- n: N
50. 
    
51.            //起步加速
    
52.            pilot.travel(300,true);
    
53. 
    
54.            while(distance < 20) {
    ( l5 @5 T2 Y9 L/ L3 S9 m
55.                    distance= pilot.getMovement().getDistanceTraveled();
    6 T: V4 d, R) z. B
56.                    speed= distance * 5 + 10;
    2 m  U3 O8 G& }: S8 Q& \/ u! b2 S
57.                    pilot.setRotateSpeed(speed);
    % `0 O5 P1 E  E& _! E) V6 q5 r
58.                    Delay.msDelay(100);
    / n# z) h2 _$ ?5 V% Q2 n9 Y# u7 K! X3 o
59.            }
    + ?0 d( ~0 x9 ^% i
60.            for(int i = 0; i < 10; i++) {
    
61.                    speed+= 5;
    
62.                    pilot.setRotateSpeed(speed);
    2 A" e! S+ m) W1 m
63.                    Delay.msDelay(200);
    ) U1 R# Q3 C0 g9 t
64.            }
    : Z3 K6 `4 E, k) f
65. 
    0 u$ v! Y6 ?# @4 l" @; u
66.            //TODO 减速
    ) E9 q& P+ X& I7 F; N1 V! N% @: G
67. 
    
68.            //停止机能
    
69.            while(pilot.isMoving()) {
    % R2 }) M+ H' G' q
70.                    if(Button.readButtons() > 0)
    
71.                            pilot.stop();
    , ~% p$ C& Q9 N% D
72.            }
    
73. 
    
74.            System.out.println("" + pilot.getMovement().getDistanceTraveled());
    1 J5 y5 }! i# `$ h" f4 X" y$ B8 e
75.            System.out.println(-Motor.A.getTachoCount());
    
76.            System.out.println(-Motor.B.getTachoCount());
    . G/ P% _9 F/ Y3 n( g1 K$ n% j
77.            Button.waitForAnyPress();
    
78.   }
    
79. 
    
80.   publicstatic void main(String[] args) {
    
81.            Straighttraveler = new Straight();
    4 n" l7 o3 d: P) c: b
82. 
    5 w) ?. m$ m& F6 f; L$ J; c
83.            traveler.adjust();
    4 v  {% T5 c, _* \
84.            traveler.go();
    
85.   }
    ! C! g  H7 I: P" |
86. }

复制代码

0 y! H* H5 C* l4 \8 w. b

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
8 I) U& o. X8 Z- A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， ...

# ^% ]1 _' @4 K* K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