最直的三百厘米——开环控制的小车

hello怪

2 P, J+ F) x& V  O& `

（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

" D3 `( s/ G! x

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
/ ~3 }% u4 @2 P& q% Z: M  水平度和光滑度

在家里当然瓷砖的效果是最好的
* U# C9 S- |" X( C- E  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
" Y, c( \& f: |) q     轮子间距越大越好，稍微想一下便知
  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' s- v6 Y7 |3 t# I, E; h  随动轮的设计
- Z* }, E- e0 _1 H$ `, b' l     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
0 `7 L; v% ^: s+ a8 y  重心位置
9 W3 k0 o# X5 ^! h     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
4 [4 R$ X' o( W; q  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
8 b! U" Q- N9 _6 V1 E" v7 b# t  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
  @2 _1 j% K3 h  d3 h" 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）

/ _- I: p# q( o( @" A8 o7 H/ C# ]调试与运行
/ O+ ^" T: E6 b; \4 Z  轮子转速调整（车轮大小的设定）
      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

然后上源代码：

1. 
   
2. importlejos.robotics.navigation.DifferentialPilot;
   ) ~: ~/ L/ y, Y, ?* |
3. import lejos.util.Delay;
   
4. 
   9 Z1 L: H1 [( v& }, \% {, `  V
5. /**
   
6. *Robot that stops if the buttons are presses before it completes its travel.
   8 ~! q+ G$ `5 g" f* `+ c8 f/ u
7. */
   $ P/ ~$ R+ E) u" M$ w6 G/ ]
8. 
   ) ~' Z. W6 J; \4 A2 s, c+ F
9. 
   9 K1 ^3 I- j) w4 t6 ?, b  B
10. public class Straight {
    0 v, d/ J) }; \5 Z% u
11.   DifferentialPilotpilot;
    
12.   doubleleftD = 4.3, rightD = 4.3;
    / N* T9 C5 S7 M
13. 
    * ?/ V: \" x, r
14.   publicvoid adjust() {
    ' g. g8 B) c0 H/ ^# m. K. b$ C! J
15.            //wait for release
    
16.            while(Button.readButtons() > 0)
    
17.                    ;
    1 ^9 y! S2 V8 P& n
18.            while(Button.readButtons() == 0) {
    1 |$ t! [3 O7 p  Y
19.                    //input size by adjusting the wheels
    
20.                    rightD= (double) (Motor.A.getTachoCount()) / 2160 + 4.3;
    5 G. l- h5 u( ^# r) @% {4 r
21.                    leftD= (double) (Motor.B.getTachoCount()) / 2160 + 4.3148;// 调试所得值
      \" k5 j3 Y4 s  G
22. 
    
23.                    //display the size input
    
24.                    LCD.drawString("L:"+ String.valueOf(leftD), 0, 0);
    1 y# m0 @2 N+ r, m
25.                    LCD.drawString("R:"+ String.valueOf(rightD), 0, 1);
    # D! C0 {3 E) X
26.                    Delay.msDelay(100);
    * m4 B  z# R' x6 U/ \
27.                    LCD.clear();
    : }6 w$ S9 ^# Q9 ]4 B4 l5 l" e6 ?2 {
28.            }
    ) u9 X  |5 v3 T! x" t
29. 
    / E; U0 l* b% a* X3 d$ {
30.   }
    ) ?* [% [. I$ v# B9 f. v0 ^/ n1 z
31. 
    
32.   publicvoid go() {
    
33.            //准备起步
    " q$ F) E: c1 \' X
34.            //wait for release
    5 k2 B; n- m& I) V' T1 [
35.            while(Button.readButtons() > 0)
    
36.                    ;
    ! G# h1 t8 V) c* L
37.            System.out.println("pressto go");
    4 @5 _& A; `( r9 s* ]8 j6 p+ ]
38. 
    . O$ I2 U6 g+ X
39.            Button.waitForAnyPress();
    
40.            LCD.clear();
    # `9 v: k$ }5 B( h0 O0 b6 r' e3 `
41. 
    
42.            //初始化
    
43.            pilot= new DifferentialPilot(rightD, leftD, 13.5, Motor.A, Motor.B, true);
    
44.            pilot.reset();
    % {6 b* k0 X3 Y* D
45. 
    / n  q) j+ T; @! [6 l' _9 ]: m
46.            Delay.msDelay(3000);
    
47. 
    & K% u9 _, @0 V" R; P* S) L  A
48.            doublespeed = 10;
    
49.            doubledistance = 0;
    3 r* f( `- ]4 H" A, Y
50. 
    
51.            //起步加速
    
52.            pilot.travel(300,true);
    # X2 Z6 X: ?; @7 U9 D; i9 s5 O$ P
53. 
    
54.            while(distance < 20) {
    % J" u7 Q; P: T5 n+ h2 p4 j, T
55.                    distance= pilot.getMovement().getDistanceTraveled();
    
56.                    speed= distance * 5 + 10;
    
57.                    pilot.setRotateSpeed(speed);
    9 Y+ {/ H& N/ p' n4 g5 D( o+ x
58.                    Delay.msDelay(100);
    
59.            }
    - l7 ]  W, w9 T1 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
    
67. 
    
68.            //停止机能
    + ^: [0 O4 C; o: r7 o3 [& G: S0 x0 Q& E
69.            while(pilot.isMoving()) {
    ' T4 }2 u0 m9 q+ n
70.                    if(Button.readButtons() > 0)
    5 B3 \+ b2 {( Q- E9 M
71.                            pilot.stop();
    
72.            }
    2 k7 \: B5 Z* }9 d2 b% ?/ `, n' K
73. 
    
74.            System.out.println("" + pilot.getMovement().getDistanceTraveled());
    $ z% u- R& J# ?4 T. Z
75.            System.out.println(-Motor.A.getTachoCount());
    
76.            System.out.println(-Motor.B.getTachoCount());
    
77.            Button.waitForAnyPress();
    
78.   }
    
79. 
    
80.   publicstatic void main(String[] args) {
    6 x3 H  s* }' P5 f* g5 V
81.            Straighttraveler = new Straight();
    * T; l% s( W% G# k2 ]- J# {1 I
82. 
    5 r: O: C) _2 \1 {1 j( x. ?. u
83.            traveler.adjust();
    - v$ A  s% ^2 a5 s4 M
84.            traveler.go();
    - r# d' ~7 K, x; P7 `5 A4 X
85.   }
    * B% ]! e% C& S
86. }

复制代码

' m2 f! R" x: Q

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， ...

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