最直的三百厘米——开环控制的小车

hello怪

$ r6 ^/ m1 W1 A2 J

（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

1 F" {% v$ ?+ [1 z% i

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
) M4 E- r" r8 p0 }8 ?$ V  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

8 b( e2 l# E4 a+ A" W) w车子结构
9 F# T, @  a+ e+ D# t1 i! G. W! Q  轮子间距
     轮子间距越大越好，稍微想一下便知
+ }3 z. Z( M9 a7 z% O* U8 b% o  轮子大小
4 q. V# z" e* [, I0 g1 L2 K& I: l. g     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）
1 M9 }* I- M  O9 u3 r8 U. n+ g  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
  ^; [- Q3 Z" O' s  w  重心位置
8 g. X4 n# u( z8 U1 F  \) A  w4 @     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
" V: x. k4 ^9 Q, P, x! D& q( e  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
  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
* o5 `/ O; J& ?7 T' _. `; C
0 a. o: a( b5 E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）
9 c3 M- l$ h0 D1 J4 |2 K6 d. @( m$ ]# G7 }
调试与运行
  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

4 X3 u% z/ h9 G# F

7 w- E  c! ]% D. @

然后上源代码：

1. 
   7 R% Z0 x) K- I
2. importlejos.robotics.navigation.DifferentialPilot;
   
3. import lejos.util.Delay;
   
4. 
   
5. /**
   9 e: c7 J5 {% R+ M; N
6. *Robot that stops if the buttons are presses before it completes its travel.
   / x& Q$ K: ^8 Y. w3 k& a
7. */
   ( Q: @5 t$ I, t! Z
8. 
   4 k5 o+ h4 L  W2 |
9. 
   ! r- G4 B( a" _7 [' ]: `1 q6 y
10. public class Straight {
    * h! i7 Z1 a8 C/ `: v
11.   DifferentialPilotpilot;
    1 y# g' J5 x1 ?8 v
12.   doubleleftD = 4.3, rightD = 4.3;
    
13. 
    & ~9 j6 K- ]6 v$ l4 g
14.   publicvoid adjust() {
    
15.            //wait for release
    ' m" I3 W- Z+ k# T8 K( t% Q% z
16.            while(Button.readButtons() > 0)
    
17.                    ;
    5 m3 R* ?5 c* A; H
18.            while(Button.readButtons() == 0) {
    - L  c2 d' m7 A/ `4 ]
19.                    //input size by adjusting the wheels
    
20.                    rightD= (double) (Motor.A.getTachoCount()) / 2160 + 4.3;
    5 e1 v" Z& U* G: C0 c- O  u
21.                    leftD= (double) (Motor.B.getTachoCount()) / 2160 + 4.3148;// 调试所得值
    ' `7 T; K- x0 F2 j
22. 
    
23.                    //display the size input
    % S! D" b+ l, X* `  j3 m8 x
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();
    
28.            }
    
29. 
    
30.   }
    2 Q3 H+ p+ P0 x
31. 
    
32.   publicvoid go() {
    3 V6 A8 r4 a: T5 d
33.            //准备起步
    0 h. ^$ V' V/ v: n2 W- m
34.            //wait for release
    
35.            while(Button.readButtons() > 0)
    3 I2 P( A) m$ z. _7 H
36.                    ;
    , U3 x8 U3 H: u! o# B; X9 P
37.            System.out.println("pressto go");
    
38. 
    2 `% }' G4 q5 \
39.            Button.waitForAnyPress();
    . G& S$ N( T  m' n8 G& D: c
40.            LCD.clear();
    
41. 
    ( ]5 T. ^$ Y' t5 b
42.            //初始化
    
43.            pilot= new DifferentialPilot(rightD, leftD, 13.5, Motor.A, Motor.B, true);
    
44.            pilot.reset();
    
45. 
    
46.            Delay.msDelay(3000);
    
47. 
    
48.            doublespeed = 10;
    
49.            doubledistance = 0;
    # T+ c9 W9 {% _1 f$ V& m' w
50. 
    & B7 v" ]! D4 s8 y
51.            //起步加速
    - b% I7 z. ?6 n1 y1 _
52.            pilot.travel(300,true);
    
53. 
    7 X& p: C$ \+ N6 G6 z  B7 T
54.            while(distance < 20) {
    
55.                    distance= pilot.getMovement().getDistanceTraveled();
    
56.                    speed= distance * 5 + 10;
    
57.                    pilot.setRotateSpeed(speed);
    2 C3 @7 `4 a' O# o' t* }: r
58.                    Delay.msDelay(100);
    
59.            }
    ; I% L; o/ I! o4 }
60.            for(int i = 0; i < 10; i++) {
    
61.                    speed+= 5;
    + ~, w( R, y- x8 o7 y! x
62.                    pilot.setRotateSpeed(speed);
    
63.                    Delay.msDelay(200);
    
64.            }
    + P! x% d: w. a8 f) V
65. 
    % y0 T. i, ?% R3 O+ b- f
66.            //TODO 减速
    
67. 
    
68.            //停止机能
    
69.            while(pilot.isMoving()) {
    
70.                    if(Button.readButtons() > 0)
    ( S* W) R: s$ B. j8 M0 A
71.                            pilot.stop();
    
72.            }
    ) X% S; \9 m4 Z: `( q  J5 {" N
73. 
    6 L* o9 @; c5 s  B/ R3 X
74.            System.out.println("" + pilot.getMovement().getDistanceTraveled());
    
75.            System.out.println(-Motor.A.getTachoCount());
    1 N0 K& s9 u  i- i! k6 [- \
76.            System.out.println(-Motor.B.getTachoCount());
    
77.            Button.waitForAnyPress();
    & t' i8 e9 I. y2 g( @
78.   }
    
79. 
    
80.   publicstatic void main(String[] args) {
    
81.            Straighttraveler = new Straight();
    
82. 
    
83.            traveler.adjust();
    2 `- o, C/ F( C; }
84.            traveler.go();
    
85.   }
    ) w8 A* c: k8 A( k
86. }

复制代码

: |$ e. {6 O6 b8 P: |

hello怪

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satan1124

这个源代码是什么语言呀

clx

3 L7 Y# L  q- U- j' q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， ...

: U% f  X9 q; D! j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