最直的三百厘米——开环控制的小车

hello怪

（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
8 f- {0 J6 r/ `' A  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
: K% p1 K2 G% \, T" v4 e
# ~. g" ]' l- d& _4 G车子结构
0 c8 m8 Y3 L% L+ r$ |4 o5 ~: s  轮子间距
     轮子间距越大越好，稍微想一下便知
  轮子大小
% N  x1 `! s+ u' J3 H3 a' K5 i     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）
  随动轮的设计
* q* O! I' L: j, P6 B4 z     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
5 t: u" C4 x, l! e  重心位置
' A; ^3 @! b% n, |, G" O8 n     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
) ]& Y5 {+ [/ r3 j  x  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
0 R6 V8 X( h7 k! Y) w
/ i2 S0 ^& K' \. p# {控制程序
  运动过程控制
5 K0 P5 s  W' ?  |7 y- e; |1 {4 `6 P     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）
$ P' l0 U3 q+ T9 `, D% A6 M. x- B5 A
$ E/ R9 G' ~6 m# U调试与运行
* p5 q% m$ J7 V# r  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
+ `8 \# z) N5 l3 v& F5 P# {  起始位置车子正方向和直线间的夹角
+ }8 X3 S2 r' i- G+ e. s3 F' M      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

* S" G0 Q* H3 l  v/ B! R

然后上源代码：

1. 
   
2. importlejos.robotics.navigation.DifferentialPilot;
   4 a4 u& T; L1 D8 h# l0 ?
3. import lejos.util.Delay;
   
4. 
   : U/ ?% |& |1 g! A3 o
5. /**
   / b( @, [% n; [2 t8 w4 l. w: W
6. *Robot that stops if the buttons are presses before it completes its travel.
   
7. */
   
8. 
   & w% [( G: E# N! A
9. 
   / ~4 {; ^0 `( F
10. public class Straight {
    8 P' h$ o: o" ^& }5 {) v
11.   DifferentialPilotpilot;
    + B/ c! h) q$ A* z' H% a
12.   doubleleftD = 4.3, rightD = 4.3;
    & s3 ?: d& y7 y
13. 
    - _# E/ a! i+ z1 a7 K
14.   publicvoid adjust() {
    2 U$ A+ T( K% |9 B. ~% b. R
15.            //wait for release
    " }9 c1 z9 D0 n5 G5 |
16.            while(Button.readButtons() > 0)
    
17.                    ;
    # K3 L! D4 w) t8 ~
18.            while(Button.readButtons() == 0) {
    
19.                    //input size by adjusting the wheels
    9 A; j9 a) M7 b6 H; p1 d. c$ s
20.                    rightD= (double) (Motor.A.getTachoCount()) / 2160 + 4.3;
    " ]" {; s% ~2 J+ S  c& }  C
21.                    leftD= (double) (Motor.B.getTachoCount()) / 2160 + 4.3148;// 调试所得值
    . x, |/ g& z9 w# s9 X3 E
22. 
    
23.                    //display the size input
    . u. d& l4 z+ \
24.                    LCD.drawString("L:"+ String.valueOf(leftD), 0, 0);
    " F  ^7 ]% L+ y8 t: {5 O; T/ n
25.                    LCD.drawString("R:"+ String.valueOf(rightD), 0, 1);
    
26.                    Delay.msDelay(100);
    
27.                    LCD.clear();
    ! j; R$ b; Z' C( F$ |
28.            }
    / E! F) a! g1 j' F8 D% o, i2 V
29. 
    + X7 [; }& A% V& ~- O/ S/ s
30.   }
    
31. 
    - n0 I, u" x8 C- z# s5 m
32.   publicvoid go() {
    
33.            //准备起步
    
34.            //wait for release
    9 ]1 x( @0 X/ j" |5 g# j
35.            while(Button.readButtons() > 0)
    . m: h5 l1 ~. p  C/ `, _
36.                    ;
    4 a& X) a0 T1 ~, O
37.            System.out.println("pressto go");
    
38. 
    
39.            Button.waitForAnyPress();
      V0 n9 }: ]$ P' v6 [/ P
40.            LCD.clear();
    ) p* q9 w' `+ t! T. k$ a
41. 
    
42.            //初始化
    
43.            pilot= new DifferentialPilot(rightD, leftD, 13.5, Motor.A, Motor.B, true);
    
44.            pilot.reset();
    6 t8 Q$ K) ^+ _0 [% G
45. 
    - ?& Y5 h/ n/ [* t
46.            Delay.msDelay(3000);
    
47. 
    7 R+ j: G4 V8 o8 C* x
48.            doublespeed = 10;
    7 y! L) F: O9 y* l  L
49.            doubledistance = 0;
    
50. 
      x0 e/ ]* I0 s6 l& x$ H
51.            //起步加速
    
52.            pilot.travel(300,true);
    
53. 
    
54.            while(distance < 20) {
    
55.                    distance= pilot.getMovement().getDistanceTraveled();
    1 C8 Y1 L. H- T9 Y# Q: i2 G# h
56.                    speed= distance * 5 + 10;
    
57.                    pilot.setRotateSpeed(speed);
    
58.                    Delay.msDelay(100);
    
59.            }
    
60.            for(int i = 0; i < 10; i++) {
    # J  l7 v) O: _7 ?0 y
61.                    speed+= 5;
    : ?. s8 I, Y" E: h% y) P
62.                    pilot.setRotateSpeed(speed);
    " c; t% Q; D" @% H4 h' s
63.                    Delay.msDelay(200);
    
64.            }
    
65. 
    2 ]1 ~  b- d( ?
66.            //TODO 减速
    
67. 
      r9 a9 [; J' m. v6 q# N3 }
68.            //停止机能
    2 }) b  ]: [( _8 |% W8 w" ?% b
69.            while(pilot.isMoving()) {
    - L+ h7 t7 a1 w6 T
70.                    if(Button.readButtons() > 0)
    
71.                            pilot.stop();
    
72.            }
    
73. 
    
74.            System.out.println("" + pilot.getMovement().getDistanceTraveled());
    6 G# \6 V+ }$ B' l$ B) {
75.            System.out.println(-Motor.A.getTachoCount());
    
76.            System.out.println(-Motor.B.getTachoCount());
    $ w3 ?! v% d' Z+ I1 l9 h! `
77.            Button.waitForAnyPress();
    
78.   }
    $ Q7 c: k, p# k1 r1 k& _
79. 
    
80.   publicstatic void main(String[] args) {
    ( q# y% Z6 r! o0 Q0 V5 C
81.            Straighttraveler = new Straight();
    
82. 
    * r( Q9 v! O, l' H: m0 d/ b* b, o
83.            traveler.adjust();
    
84.            traveler.go();
    
85.   }
    
86. }

复制代码

& @4 w* v; i' O

hello怪

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satan1124

这个源代码是什么语言呀

clx

. q, [, `" F# d, m# {4 b
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