最直的三百厘米——开环控制的小车

hello怪

6 z( _/ `' ^6 a  F( y4 L0 V
8 z5 [6 C/ l# k

（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：

' |4 m) M* a9 Z: y2 z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
6 S! o) x* M. S" q
* n7 |0 o7 }6 E车子结构
  轮子间距
     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）
2 r' Y7 a+ v2 V3 Q1 ]  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
0 v: D! C4 ?9 e. @  重心位置
  |0 Q2 n4 M* X( w& A7 ~5 T0 `. p     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
! ~" J+ r3 X" D2 k  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
6 s% G/ @% p0 S8 a9 c  J
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）
( Z" g7 O3 q+ m- z; @
调试与运行
0 S) k4 S8 s) ?  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
$ }3 f# h, y; K. N2 H* @4 v  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

1 f6 S# r8 }6 k+ q' f: j2 a4 C, V' [6 P
% q1 A: K+ m$ A- A" T/ A0 I! ~( M

然后上源代码：

1. 
   6 w4 \* D5 v4 c; H( y$ X" s& K; S$ |
2. importlejos.robotics.navigation.DifferentialPilot;
   # M/ ^# x7 B' n  z* r7 n
3. import lejos.util.Delay;
   
4. 
   * B9 Q% Z0 `( ^+ I) L% Z- X
5. /**
   % {( K8 [) }9 q# i& b8 p
6. *Robot that stops if the buttons are presses before it completes its travel.
   9 ]: j% j$ [. c8 E8 s# M
7. */
   ) W; S1 `- r  ?
8. 
   
9. 
   
10. public class Straight {
    
11.   DifferentialPilotpilot;
    8 S, L3 f; Y. Z1 T5 P
12.   doubleleftD = 4.3, rightD = 4.3;
    * g8 @, N9 R5 b
13. 
    
14.   publicvoid adjust() {
    
15.            //wait for release
    
16.            while(Button.readButtons() > 0)
    
17.                    ;
    
18.            while(Button.readButtons() == 0) {
    1 @$ p' u: y8 h0 B6 V
19.                    //input size by adjusting the wheels
    ! _% i; E, h6 f9 a- ], c! x- `5 A
20.                    rightD= (double) (Motor.A.getTachoCount()) / 2160 + 4.3;
    
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);
    
25.                    LCD.drawString("R:"+ String.valueOf(rightD), 0, 1);
    
26.                    Delay.msDelay(100);
    ) f7 Y$ D% v) u! O% X2 S/ q
27.                    LCD.clear();
    
28.            }
    & R% _- I( S! O) X4 _: c
29. 
    
30.   }
      b+ h! ?  }) c9 z, L2 T
31. 
    
32.   publicvoid go() {
    
33.            //准备起步
    
34.            //wait for release
    
35.            while(Button.readButtons() > 0)
    8 O# b9 O- Z  q1 I/ k# z( Y
36.                    ;
    / k. s) z" |6 H) U" M9 y
37.            System.out.println("pressto go");
    + m! L. w- f5 R- ~" X% }
38. 
    8 |5 D9 C, O/ B  v
39.            Button.waitForAnyPress();
    ' H- U6 p5 @+ Z
40.            LCD.clear();
    
41. 
    & |; X2 {# g+ x3 {, ]
42.            //初始化
    
43.            pilot= new DifferentialPilot(rightD, leftD, 13.5, Motor.A, Motor.B, true);
    
44.            pilot.reset();
    % p( v' R0 M+ r  g4 ^7 M
45. 
    0 u2 T) O' a6 P$ S. l6 Z5 |/ W
46.            Delay.msDelay(3000);
    - ^2 {6 z6 t& \; @
47. 
    
48.            doublespeed = 10;
    
49.            doubledistance = 0;
    * i5 v$ w3 W- k1 e) t
50. 
    
51.            //起步加速
    * K) Q2 ?$ ]$ ^1 w" B+ x+ Z
52.            pilot.travel(300,true);
    + l# M9 x; _: f" W/ f2 Q
53. 
    
54.            while(distance < 20) {
    8 E$ D0 l7 i1 K% ?/ o8 X$ t
55.                    distance= pilot.getMovement().getDistanceTraveled();
    
56.                    speed= distance * 5 + 10;
    6 B0 I( o# g" s* Z
57.                    pilot.setRotateSpeed(speed);
    " F* c# k+ ]  a, m# z/ @
58.                    Delay.msDelay(100);
    
59.            }
    ! q  o. K: t/ p& v( G5 E% a; c
60.            for(int i = 0; i < 10; i++) {
    
61.                    speed+= 5;
    ( {2 C1 b# J9 o6 g) I* E
62.                    pilot.setRotateSpeed(speed);
    5 D: s' Q, h; r9 H: s
63.                    Delay.msDelay(200);
    
64.            }
    , X8 C9 u: y& k5 M; R
65. 
    1 ^1 H+ e; _7 d. l4 X
66.            //TODO 减速
    , G% [2 _  K, \3 w
67. 
    " X2 `1 i/ J: V2 @- S& Q4 |# E
68.            //停止机能
    ' A- x6 }$ X! |( q7 m
69.            while(pilot.isMoving()) {
    + q% f) T* d; j- t" Z) f9 m
70.                    if(Button.readButtons() > 0)
    * j$ A7 s5 k( q1 Q/ X
71.                            pilot.stop();
    0 [7 e% |" l8 g- f8 {8 p6 m& g
72.            }
    
73. 
    & \& j& C& @* M/ B; \- m0 ~  c
74.            System.out.println("" + pilot.getMovement().getDistanceTraveled());
    " K# h- K! \7 g1 m6 N) y  ]
75.            System.out.println(-Motor.A.getTachoCount());
    
76.            System.out.println(-Motor.B.getTachoCount());
    
77.            Button.waitForAnyPress();
    
78.   }
    - m$ U  q. J9 G5 `
79. 
    / v$ l$ C4 |$ E4 K
80.   publicstatic void main(String[] args) {
    
81.            Straighttraveler = new Straight();
    
82. 
    
83.            traveler.adjust();
    ( o: _- f  O) d) @) D/ D0 V
84.            traveler.go();
    9 o( k2 [$ a9 d' ~$ D+ E# R8 x, S4 J
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

1 a: C5 l* p+ C; U
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