最直的三百厘米——开环控制的小车

hello怪

! M0 s9 f9 J4 b
6 e6 J; s% F" }( b

（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：

- L' x) q) S: c% U场地
2 V+ X, Q7 ^# O3 E  水平度和光滑度

在家里当然瓷砖的效果是最好的
! a/ _  u- ^# w  t  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
" e/ K- N, h  E5 r/ F- P9 H' s
车子结构
, f9 x; y0 ?; V6 q: t9 }0 T3 d  轮子间距
     轮子间距越大越好，稍微想一下便知
  {3 i: ^# `  I# ~+ i6 U, O. f( o) T$ J  轮子大小
0 s* a8 u$ \" b; T0 h5 }     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）
0 J, F* K* `) h3 @: W9 |3 W  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
8 L+ b( I& J7 w1 M. v* {. [: `  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
2 F% M" n0 z6 H# V( _) A' I3 m  运动过程控制
* J! s2 S2 |9 W     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
: A6 W3 F5 w0 v  轮子转速调整（车轮大小的设定）
- C& d8 j& w' k6 d+ ~      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
3 C% F) s7 r6 I  起始位置车子正方向和直线间的夹角
8 J- f; r7 X) \9 u7 u) |* h& }      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;
   
3. import lejos.util.Delay;
   
4. 
   
5. /**
   1 Y4 ]( ?/ X: J  I! h
6. *Robot that stops if the buttons are presses before it completes its travel.
   
7. */
   
8. 
   " `: W5 J- e5 q3 ?5 a7 D
9. 
   
10. public class Straight {
    
11.   DifferentialPilotpilot;
    
12.   doubleleftD = 4.3, rightD = 4.3;
    / m6 ]- w; r7 N$ c1 Z5 n
13. 
    
14.   publicvoid adjust() {
    0 v) }0 {" `  X/ n; x% @0 C
15.            //wait for release
    
16.            while(Button.readButtons() > 0)
    7 u4 m1 x$ L2 v; L0 O& v6 `, ?
17.                    ;
    
18.            while(Button.readButtons() == 0) {
    ' e, t  A* p* Y5 n5 E+ ?4 y5 C
19.                    //input size by adjusting the wheels
    
20.                    rightD= (double) (Motor.A.getTachoCount()) / 2160 + 4.3;
    / v0 _  L& @* n4 R* v, @
21.                    leftD= (double) (Motor.B.getTachoCount()) / 2160 + 4.3148;// 调试所得值
    
22. 
    
23.                    //display the size input
    
24.                    LCD.drawString("L:"+ String.valueOf(leftD), 0, 0);
    . X: g; h% R! m1 l4 V5 g' k
25.                    LCD.drawString("R:"+ String.valueOf(rightD), 0, 1);
    % X* o: I- y, {! D  F9 M* u: G* `
26.                    Delay.msDelay(100);
    & a$ r' `7 w% G: o+ ~$ \- D' S
27.                    LCD.clear();
    2 a( K( I1 z% ]; }. \" n
28.            }
    / h0 O  J2 R8 n' t
29. 
    
30.   }
    
31. 
    / r1 ~, _  n' @) O8 u
32.   publicvoid go() {
    
33.            //准备起步
    
34.            //wait for release
    
35.            while(Button.readButtons() > 0)
    
36.                    ;
    
37.            System.out.println("pressto go");
    , N' D# ^' `' J
38. 
    
39.            Button.waitForAnyPress();
    3 O8 {7 u$ b9 u" \; o7 H
40.            LCD.clear();
    3 R1 S7 t; V  G) M3 |
41. 
    ( k! J. r& i, A/ u
42.            //初始化
    . m( s* x% [) w; p7 t7 h5 z" t" D
43.            pilot= new DifferentialPilot(rightD, leftD, 13.5, Motor.A, Motor.B, true);
    % t% i8 C: }) L( @6 }" B
44.            pilot.reset();
    
45. 
    % B$ O" i: `8 x* ]7 W7 \$ K3 G, f. W
46.            Delay.msDelay(3000);
    ! P& V# [4 L$ m/ g+ i
47. 
    # r5 q. q! b, C+ D+ Q7 F$ L8 H
48.            doublespeed = 10;
    
49.            doubledistance = 0;
    - S# g3 l  L5 A% ?9 A: C/ m
50. 
    8 j/ b$ C% {3 L8 O# Y
51.            //起步加速
    
52.            pilot.travel(300,true);
    / _! L. V) r+ w% |" C. e. S
53. 
    / I6 N; m! m# A- D6 B
54.            while(distance < 20) {
    
55.                    distance= pilot.getMovement().getDistanceTraveled();
    5 a' `7 ]: R0 X" d
56.                    speed= distance * 5 + 10;
    . t1 h& W, ^8 m3 ^- f4 @
57.                    pilot.setRotateSpeed(speed);
    
58.                    Delay.msDelay(100);
    
59.            }
    5 l* R% n' J6 k8 G/ l
60.            for(int i = 0; i < 10; i++) {
    
61.                    speed+= 5;
    5 ^0 A' ]0 \, {8 n/ }' r- O0 Q
62.                    pilot.setRotateSpeed(speed);
    * J' z+ U, Z7 y) }, R. @
63.                    Delay.msDelay(200);
    0 ]$ J3 W1 A7 A9 `$ e) O
64.            }
    
65. 
    + L1 @" o6 C. G: d( v
66.            //TODO 减速
    # B* i4 L( y& i0 A2 i( O
67. 
    . y/ u; D. \5 q
68.            //停止机能
    
69.            while(pilot.isMoving()) {
    
70.                    if(Button.readButtons() > 0)
    ) i7 G0 E1 [3 h& N+ D, D" f& p
71.                            pilot.stop();
    , \( G" F$ {9 r9 a& {4 r
72.            }
    
73. 
    * E! w; G$ `# u0 P# j
74.            System.out.println("" + pilot.getMovement().getDistanceTraveled());
    
75.            System.out.println(-Motor.A.getTachoCount());
    
76.            System.out.println(-Motor.B.getTachoCount());
    
77.            Button.waitForAnyPress();
    3 _% ^; n& M( J3 ?3 m3 R
78.   }
    
79. 
    
80.   publicstatic void main(String[] args) {
    4 T2 C  F' r0 e. w6 v& W+ F
81.            Straighttraveler = new Straight();
    
82. 
    9 h. p: A; J5 o& o0 ~1 e
83.            traveler.adjust();
    / i' h' @& Z5 |) c4 S; y
84.            traveler.go();
    
85.   }
    2 L% }9 b* ?0 J: p' k" f
86. }

复制代码

# h  \; B$ U0 V' O& h

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， ...

; t+ R* x/ X, I% h' j7 e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

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