最直的三百厘米——开环控制的小车

hello怪

5 L2 Z3 o- S5 N0 ~0 @

（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

& w* P0 y/ m# t9 {- B" r8 o! q) Y

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
  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

车子结构
  轮子间距
     轮子间距越大越好，稍微想一下便知
4 f- B# ?9 y' N0 U  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）
  R( R. ?" h' Z5 i0 F9 n  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
; S% E$ T, p+ t& _3 r  重心位置
5 [5 X2 q' y; k+ n     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
# b/ d) Z  m( [$ S: x/ Y  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
  L; |( ], k1 F3 i1 m  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

控制程序
  运动过程控制
  u0 _, _* L# g* i. f! X+ q     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）
' X) t+ I" G+ s
调试与运行
  轮子转速调整（车轮大小的设定）
+ m6 @$ k/ y! f6 Z      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
      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

- Z2 U: a9 K8 {0 h

然后上源代码：

1. 
   # ^; }6 J" }( w
2. importlejos.robotics.navigation.DifferentialPilot;
   
3. import lejos.util.Delay;
   
4. 
   
5. /**
   ( W* ^, b* X1 W/ J" {9 L
6. *Robot that stops if the buttons are presses before it completes its travel.
   0 B) K# O  Y% I5 J* U6 n
7. */
   6 u2 p/ `+ T" w
8. 
   8 y8 \, t) X5 T, t  h2 z  c
9. 
   8 D3 Q" h! C  A
10. public class Straight {
    0 ~) b' Q5 m# I3 ^  N! ]
11.   DifferentialPilotpilot;
    $ Y' E5 x% X) o/ T/ h- h
12.   doubleleftD = 4.3, rightD = 4.3;
    ) z1 O$ B6 i: `! b2 F9 C" L% g
13. 
    
14.   publicvoid adjust() {
    
15.            //wait for release
    2 ]9 \# D. b5 e! J+ U1 E1 o% g
16.            while(Button.readButtons() > 0)
    ) a$ [6 ^$ v' y
17.                    ;
    3 h& [  q* U! V! ]  P
18.            while(Button.readButtons() == 0) {
    
19.                    //input size by adjusting the wheels
    . V+ V8 T" m7 n3 k1 c; d+ W
20.                    rightD= (double) (Motor.A.getTachoCount()) / 2160 + 4.3;
    3 z* |& y! v; F5 o
21.                    leftD= (double) (Motor.B.getTachoCount()) / 2160 + 4.3148;// 调试所得值
    / Y8 U; |9 a: M
22. 
      K+ e( D- B0 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);
    
27.                    LCD.clear();
    ! i' E% F, Q2 f$ g; F
28.            }
    6 v5 Y2 X* e% ^1 q! S" n( |
29. 
    - k& `$ ^: s/ A; d
30.   }
    
31. 
    + f5 Q9 G6 Y2 M! ?" D) h  T' m4 o& M
32.   publicvoid go() {
    
33.            //准备起步
    
34.            //wait for release
    ) |1 V$ B4 `9 T: |
35.            while(Button.readButtons() > 0)
    
36.                    ;
    $ [& Q" V0 z* L3 i# K3 V
37.            System.out.println("pressto go");
    . Q- u2 z. b% I: W2 Y% C% F
38. 
    ; h: ^( B, R% }$ M% n
39.            Button.waitForAnyPress();
    
40.            LCD.clear();
    4 H5 x- Q* L5 X6 C. w
41. 
    
42.            //初始化
    
43.            pilot= new DifferentialPilot(rightD, leftD, 13.5, Motor.A, Motor.B, true);
    
44.            pilot.reset();
    5 f* d8 t/ M' C  U: `
45. 
    
46.            Delay.msDelay(3000);
    
47. 
    
48.            doublespeed = 10;
    / K$ f3 j" {8 f9 r
49.            doubledistance = 0;
    9 V4 U5 w' J9 p& k, ]' r
50. 
    % ?( n  G, Z7 [, j9 o3 g9 C- C
51.            //起步加速
    1 Z" k/ \) A, Q- B4 z8 v
52.            pilot.travel(300,true);
    
53. 
    
54.            while(distance < 20) {
    
55.                    distance= pilot.getMovement().getDistanceTraveled();
    
56.                    speed= distance * 5 + 10;
    
57.                    pilot.setRotateSpeed(speed);
    
58.                    Delay.msDelay(100);
    % J/ n  e7 z/ Y  g% g
59.            }
    
60.            for(int i = 0; i < 10; i++) {
    
61.                    speed+= 5;
    
62.                    pilot.setRotateSpeed(speed);
    + t4 C2 }& z! m; N! O: B
63.                    Delay.msDelay(200);
    3 h# h6 l9 W! f6 U
64.            }
    
65. 
    ' b  G/ `+ y, ^/ b4 n$ o
66.            //TODO 减速
    3 C) c* Z+ X) j
67. 
    9 Q! B8 j9 J* n7 z
68.            //停止机能
    , D/ k7 V: k2 j
69.            while(pilot.isMoving()) {
    * P6 V& P8 J4 W
70.                    if(Button.readButtons() > 0)
    . r! X$ k5 P! Y" A2 A/ d) \
71.                            pilot.stop();
    5 E0 Y9 ?$ N- d: {! P/ O; j. i
72.            }
    
73. 
    0 d; E# R8 O7 d' N% ]$ \
74.            System.out.println("" + pilot.getMovement().getDistanceTraveled());
    - v# r1 \, z8 @' p* |
75.            System.out.println(-Motor.A.getTachoCount());
    7 x! W/ _, \: h; f1 R* D
76.            System.out.println(-Motor.B.getTachoCount());
    
77.            Button.waitForAnyPress();
    
78.   }
    
79. 
    7 C& S" J! _9 Z$ g
80.   publicstatic void main(String[] args) {
    
81.            Straighttraveler = new Straight();
    
82. 
    ' |/ \6 q( q% I: s# c/ _
83.            traveler.adjust();
    
84.            traveler.go();
    
85.   }
    
86. }

复制代码

3 y+ V* ~% y! ~% U' y

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， ...

9 Y8 T' G9 a! u  r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