最直的三百厘米——开环控制的小车

hello怪

5 c3 Q* h3 L" x' ~

（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
  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
4 q0 }0 r. v& W% A4 i1 X
车子结构
) f3 I' ]7 i/ u8 M: j0 R& m  轮子间距
     轮子间距越大越好，稍微想一下便知
& F8 I/ F$ u- m3 U9 @' `  G# Y+ N  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）
" I1 p& J# z+ O. a& M# v: B  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
: E. E# Z% W* ^  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
6 x; G7 V; R; }  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。。。）
+ a+ ]# G, _- S  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
3 e8 O& Y& l- A/ m; J! 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! I* L) }! t% P& e调试与运行
1 Y& \# w! s; j' U1 [- e  轮子转速调整（车轮大小的设定）
9 X. U. Z0 V8 Y% 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
& Q/ {3 B# X% k8 J1 j  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

/ o+ K4 C- x: `5 @, {# q

然后上源代码：

1. 
   0 W' K9 a. }( Z( l1 U, n. D# f* ?
2. importlejos.robotics.navigation.DifferentialPilot;
   6 N6 e9 u/ p1 H& h; e
3. import lejos.util.Delay;
   
4. 
   
5. /**
   . \! c1 x- ^+ y5 `: F4 T; I$ k7 M0 K6 W
6. *Robot that stops if the buttons are presses before it completes its travel.
   2 _: C3 Y7 m8 d1 L( r# J% D
7. */
   
8. 
   
9. 
   
10. public class Straight {
    
11.   DifferentialPilotpilot;
    
12.   doubleleftD = 4.3, rightD = 4.3;
    
13. 
    4 w, H% m+ f# \+ B. X* e: w5 A
14.   publicvoid adjust() {
    4 a) E9 K8 i/ {( O3 z) F1 Q* q; q
15.            //wait for release
    6 S9 F2 e9 u" b, s( C, }5 d
16.            while(Button.readButtons() > 0)
    ) H9 T4 ^. n* d& }
17.                    ;
    
18.            while(Button.readButtons() == 0) {
    9 T- e' V% U  s4 j1 Q; h2 T5 y& e
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
    3 |7 E2 d, Z' s: L
22. 
    ' W+ @1 x' o7 e, i$ E9 p
23.                    //display the size input
    
24.                    LCD.drawString("L:"+ String.valueOf(leftD), 0, 0);
    ) x) @1 c+ o8 [% r$ o- S% i
25.                    LCD.drawString("R:"+ String.valueOf(rightD), 0, 1);
    
26.                    Delay.msDelay(100);
    % _7 w" k6 o- x9 [: g
27.                    LCD.clear();
    3 o& v) Z/ b8 w5 o! n4 x3 c* U' u
28.            }
    % J0 @8 x# Q2 @7 S! R- u
29. 
    
30.   }
    
31. 
    
32.   publicvoid go() {
    / m: ^- R; w, z, S8 [7 Y$ G
33.            //准备起步
    1 k! f8 `5 O$ W, \0 s
34.            //wait for release
    9 [0 ?! _/ c, X; T1 X$ [' _
35.            while(Button.readButtons() > 0)
    & E' y) }* E# i* _# m
36.                    ;
    & z+ S( u- K4 H1 h
37.            System.out.println("pressto go");
    . W& t) m  K5 _5 L. @, w5 W
38. 
    
39.            Button.waitForAnyPress();
    - ?8 e7 _7 c2 M9 Z
40.            LCD.clear();
    
41. 
    / c( r0 |6 f/ v! `7 s& K3 `2 a' p3 H
42.            //初始化
    
43.            pilot= new DifferentialPilot(rightD, leftD, 13.5, Motor.A, Motor.B, true);
    2 S0 j- D* v4 Q+ E3 N
44.            pilot.reset();
    8 d# ?5 O" W( ~3 D
45. 
    ( U+ O+ h% N5 g( n$ t+ H! G
46.            Delay.msDelay(3000);
    ! f' M3 q6 `7 ?& p6 ]" x2 ]
47. 
    
48.            doublespeed = 10;
    ' h' r+ C, u3 A, {6 C, \1 v
49.            doubledistance = 0;
    
50. 
    ) W9 w6 L4 P1 [( I2 U
51.            //起步加速
    # m; c2 ^7 x# S$ N* ?
52.            pilot.travel(300,true);
    
53. 
    
54.            while(distance < 20) {
    , U8 H# f) R: ]0 J0 b. Y
55.                    distance= pilot.getMovement().getDistanceTraveled();
    
56.                    speed= distance * 5 + 10;
    
57.                    pilot.setRotateSpeed(speed);
    
58.                    Delay.msDelay(100);
    
59.            }
    * m1 l9 Z) r" n3 l* d6 k; s7 w) r
60.            for(int i = 0; i < 10; i++) {
    4 U9 F1 s& ^* E) |. k' u" R
61.                    speed+= 5;
    
62.                    pilot.setRotateSpeed(speed);
    2 e7 D7 R7 o; @& U5 S
63.                    Delay.msDelay(200);
    ' B8 }! D5 b, d, S" n* e
64.            }
    
65. 
    ! C. c* |, n) K  h6 E5 T+ s/ C
66.            //TODO 减速
      Z! h4 j. k5 g
67. 
    & s( c2 ~; r# T9 c2 O, L
68.            //停止机能
    & R8 Y  D1 P  n" Z/ t
69.            while(pilot.isMoving()) {
    
70.                    if(Button.readButtons() > 0)
      O- O) @! Z6 a6 ]- U) e
71.                            pilot.stop();
    
72.            }
    8 G7 P- w: q3 [
73. 
    # U" W" t# |; L: p) p5 M- z  \
74.            System.out.println("" + pilot.getMovement().getDistanceTraveled());
    
75.            System.out.println(-Motor.A.getTachoCount());
    1 O: K$ f0 r" f$ U7 r- d  O6 |
76.            System.out.println(-Motor.B.getTachoCount());
    
77.            Button.waitForAnyPress();
    
78.   }
    
79. 
    / n* U% J, b$ T% K# d5 B  Q
80.   publicstatic void main(String[] args) {
    
81.            Straighttraveler = new Straight();
    
82. 
    
83.            traveler.adjust();
    ! k6 S; j% U! o: ]; B# |$ D* I
84.            traveler.go();
    4 m! Z: g" o+ u+ I( U5 C
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

! G5 ?; ?5 `* L& P  Z8 O
: X7 F1 O! p! w+ k$ {2 X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
- }9 D4 T- u0 a1 q* x4 V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， ...

8 G7 d+ r, \# Q2 d4 D/ `3 [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