最直的三百厘米——开环控制的小车

hello怪

$ {6 o7 E1 F( B7 i. D/ g
% c8 ~5 M% A' H

（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：

+ \( N1 d+ f2 D* E! i/ `% ~场地
; c, {( W- s) `: |  水平度和光滑度

在家里当然瓷砖的效果是最好的
' Q3 Z* a5 s2 B- R0 e. [1 A  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
1 D5 I7 e- U8 L. d" j- d, d% e
车子结构
( N8 D: ]1 p& ^  x( {" g  轮子间距
' {# F: A# Z- v* K     轮子间距越大越好，稍微想一下便知
  轮子大小
5 O7 m1 Y4 l* [8 X2 t' M     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
( ^5 ^$ ^* p  D0 w9 ?: ^     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
( w, e7 J- A2 }     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
( W7 m$ C; v! y& j, K' 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
; H+ U5 K" l. }" e0 x# }+ D  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。。。）
1 T! d& F* r: ?( \6 M  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
  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）
1 |' N8 Y6 r3 E8 O. L/ @& J; F; c
+ Q, C- x" ^& s: `' R# h调试与运行
( ~% _6 v. \$ F5 a5 V  w; H- g  轮子转速调整（车轮大小的设定）
) {1 X. R7 Q+ W+ E( _      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
% j) z5 o! w. |8 {; K  起始位置车子正方向和直线间的夹角
! w* x% G7 J, g/ N. S      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 z& b8 i" [, M8 ~* f( M; E: e7 b

然后上源代码：

1. 
   , d' A9 S0 X" A3 I* R
2. importlejos.robotics.navigation.DifferentialPilot;
   + ~; ~* I( u- F  v' W- c" U
3. import lejos.util.Delay;
   
4. 
   
5. /**
   
6. *Robot that stops if the buttons are presses before it completes its travel.
   ' M) B6 O. q: b0 c! ^8 [* A, C
7. */
     ^2 h* c& U& ~+ e/ f6 E
8. 
   
9. 
   
10. public class Straight {
    0 t8 G1 L6 w* i' v* r
11.   DifferentialPilotpilot;
    + ^8 F3 ]( x! f! H$ V8 K" w& Z
12.   doubleleftD = 4.3, rightD = 4.3;
    
13. 
    
14.   publicvoid adjust() {
    
15.            //wait for release
    
16.            while(Button.readButtons() > 0)
    + E$ m# }5 \& u" y4 q7 @6 G
17.                    ;
    
18.            while(Button.readButtons() == 0) {
    * I& w$ F+ [" E+ K6 l+ ?$ T: d* l
19.                    //input size by adjusting the wheels
    
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
    3 _6 @" i- A- \% ?$ r, R1 Y
24.                    LCD.drawString("L:"+ String.valueOf(leftD), 0, 0);
    
25.                    LCD.drawString("R:"+ String.valueOf(rightD), 0, 1);
    0 G/ F) K0 E, c2 s+ d+ H, u. f8 L
26.                    Delay.msDelay(100);
    
27.                    LCD.clear();
    3 G1 ?& O! g2 j6 ?' s7 T$ _
28.            }
    " w) R# D& D/ U  j
29. 
    
30.   }
    
31. 
    8 i" A& V# y( H' N* D
32.   publicvoid go() {
    7 S  X8 I0 T6 U7 S8 ^* T7 C$ r, G; V
33.            //准备起步
    
34.            //wait for release
    + ]; _6 }% R7 i' w' \( I- F
35.            while(Button.readButtons() > 0)
    
36.                    ;
    
37.            System.out.println("pressto go");
    
38. 
    
39.            Button.waitForAnyPress();
    
40.            LCD.clear();
    * p* B2 s$ l' R. S. P, z) u: l
41. 
    
42.            //初始化
    
43.            pilot= new DifferentialPilot(rightD, leftD, 13.5, Motor.A, Motor.B, true);
    8 g2 n" [% I! Z5 B5 @' R, j% d
44.            pilot.reset();
    
45. 
    
46.            Delay.msDelay(3000);
    
47. 
    / G9 v& G, C# t7 Z* O
48.            doublespeed = 10;
    : c' n9 n( v& {' p1 V5 K- p
49.            doubledistance = 0;
    
50. 
    
51.            //起步加速
    
52.            pilot.travel(300,true);
    5 W* o7 F; V  v- H" b
53. 
    
54.            while(distance < 20) {
    4 H, u1 X# T" e3 i& [5 x
55.                    distance= pilot.getMovement().getDistanceTraveled();
    
56.                    speed= distance * 5 + 10;
    3 q2 \$ N" Z/ p
57.                    pilot.setRotateSpeed(speed);
    4 w4 h, |/ ?1 C0 o, ~" o7 L
58.                    Delay.msDelay(100);
    
59.            }
    ) b+ \  U9 [  X) W; I
60.            for(int i = 0; i < 10; i++) {
    1 b  f$ U( B& `) O4 Z3 C
61.                    speed+= 5;
    
62.                    pilot.setRotateSpeed(speed);
    1 x- |5 F1 h$ ]3 D, Y$ d: _$ s
63.                    Delay.msDelay(200);
    ( ?. ~1 c- c% k( a) V
64.            }
    . g0 s- j# P8 x0 O! T
65. 
    
66.            //TODO 减速
    ' F% f0 B5 T) }$ Y9 P' k
67. 
    
68.            //停止机能
    
69.            while(pilot.isMoving()) {
    ' t- Y1 T% \5 s) E
70.                    if(Button.readButtons() > 0)
    
71.                            pilot.stop();
    
72.            }
    
73. 
    ! {' N2 G/ Y* H
74.            System.out.println("" + pilot.getMovement().getDistanceTraveled());
    
75.            System.out.println(-Motor.A.getTachoCount());
    7 F: x& Y) t& M2 Q- a9 w: V. M% r
76.            System.out.println(-Motor.B.getTachoCount());
    
77.            Button.waitForAnyPress();
    
78.   }
    
79. 
    6 K' y* d. e1 g1 s0 {
80.   publicstatic void main(String[] args) {
    4 I1 X2 C& a# A2 a  P- S2 h. W1 J
81.            Straighttraveler = new Straight();
    
82. 
    : R! g, l6 q; c$ K) f
83.            traveler.adjust();
    
84.            traveler.go();
    
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

* A( z0 u# B- o6 N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， ...

0 |4 z8 o/ z+ d9 G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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