最直的三百厘米——开环控制的小车

hello怪

$ {( ]+ `5 @) [# N5 O7 w

（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

3 y  j! X* X8 \% w, m

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
  V3 b1 a; f+ }  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

3 ?. x. N6 q5 e车子结构
  轮子间距
  F+ `, s( B+ ^+ z+ ?: r& Q1 m% i3 }     轮子间距越大越好，稍微想一下便知
+ s( g& H4 `7 ]5 x6 h  轮子大小
! j% M. h, \# x$ O6 {     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
* E  f. S$ b4 T& ~2 J9 A     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
4 D7 S: P4 t7 @  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。。。）
. p' s6 I, c8 h5 C7 J: C8 I: }8 v  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
5 A& H  n% \+ ?: A- Z. Q7 I     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
# J3 _! u0 [$ k' Y1 ~3 B  轮子转速调整（车轮大小的设定）
; y# W4 W6 y4 O/ J# n      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

. W# T* J0 H! i1 a

然后上源代码：

1. 
   ! r  l; Y0 X. E: u6 t
2. importlejos.robotics.navigation.DifferentialPilot;
   0 }, E) \4 h' _! Y! T/ g( d
3. import lejos.util.Delay;
   6 E, E5 Y- U# f" N( R0 t. E3 e2 T4 d
4. 
   / W7 I" c, Y& j. B3 q
5. /**
   5 e8 Z1 p2 _5 j
6. *Robot that stops if the buttons are presses before it completes its travel.
   4 u, {) Y5 V# R/ b
7. */
   * `5 s  K% k6 z4 W6 V6 t! W
8. 
   
9. 
   , O  ?  `1 h/ c! z" }) m- n1 y
10. public class Straight {
    8 \/ e8 c% Y) K- [4 |
11.   DifferentialPilotpilot;
    + f' y% ^; R2 e
12.   doubleleftD = 4.3, rightD = 4.3;
    0 L# ~: \% z$ r. Y3 z% W: k/ i
13. 
    / s$ ?. [, J- m! n- P8 B& A
14.   publicvoid adjust() {
    3 E1 W* e9 R% w+ W3 m7 |
15.            //wait for release
    
16.            while(Button.readButtons() > 0)
    7 ~' w8 B* q) J3 G
17.                    ;
    1 W0 u$ ^' h$ R, U, {# s
18.            while(Button.readButtons() == 0) {
    # p, K3 B1 S/ [
19.                    //input size by adjusting the wheels
    
20.                    rightD= (double) (Motor.A.getTachoCount()) / 2160 + 4.3;
    + j9 t9 B  r4 Y4 m3 [7 X
21.                    leftD= (double) (Motor.B.getTachoCount()) / 2160 + 4.3148;// 调试所得值
    " |  j( N( y2 d# ?  y' c( h
22. 
    
23.                    //display the size input
    , e0 C7 l- q  u
24.                    LCD.drawString("L:"+ String.valueOf(leftD), 0, 0);
    / A8 R  h& ]/ s8 X  R/ D; A
25.                    LCD.drawString("R:"+ String.valueOf(rightD), 0, 1);
    
26.                    Delay.msDelay(100);
    ! {9 B! K$ m4 L( u* l* n
27.                    LCD.clear();
    , k  U7 p; S' I+ x% ]
28.            }
    
29. 
    $ H+ Q/ [0 ^9 j4 m
30.   }
    
31. 
      {5 H. N' X/ F: C
32.   publicvoid go() {
    
33.            //准备起步
    
34.            //wait for release
    ' @) [& W1 o2 k. Q: Z0 [; O2 V4 C& ~
35.            while(Button.readButtons() > 0)
    
36.                    ;
    , P8 A3 M, G: G( X8 {! Z
37.            System.out.println("pressto go");
    
38. 
    
39.            Button.waitForAnyPress();
    ! M( r$ _/ f/ J
40.            LCD.clear();
    5 g9 K( N/ U! G( j! G
41. 
    % y; ?- ?: B+ j0 s' y# I
42.            //初始化
    
43.            pilot= new DifferentialPilot(rightD, leftD, 13.5, Motor.A, Motor.B, true);
    6 W# W* z9 t! J
44.            pilot.reset();
    
45. 
    % q1 I5 L2 h* C
46.            Delay.msDelay(3000);
    6 p/ U" E$ ]% O) T) T- A4 X
47. 
    
48.            doublespeed = 10;
    
49.            doubledistance = 0;
    
50. 
    - @& i- E4 e0 W
51.            //起步加速
    + k* G* Z% D2 L8 y% a
52.            pilot.travel(300,true);
    
53. 
    . N% ]6 }2 e3 {! b  q7 b2 [
54.            while(distance < 20) {
    3 v* e+ l4 y& q
55.                    distance= pilot.getMovement().getDistanceTraveled();
    
56.                    speed= distance * 5 + 10;
    # p6 N. ]) o0 Q9 f2 y
57.                    pilot.setRotateSpeed(speed);
    
58.                    Delay.msDelay(100);
    
59.            }
    2 a6 w. Q, e: T9 l( `/ F
60.            for(int i = 0; i < 10; i++) {
    
61.                    speed+= 5;
    
62.                    pilot.setRotateSpeed(speed);
    
63.                    Delay.msDelay(200);
    : N# O! q- o! s4 Y* p0 B
64.            }
    
65. 
    
66.            //TODO 减速
    
67. 
    
68.            //停止机能
    / h1 D& ?. \/ ~. O; D0 F- j3 y
69.            while(pilot.isMoving()) {
    
70.                    if(Button.readButtons() > 0)
    
71.                            pilot.stop();
    # h: t* J' C9 }& \5 D
72.            }
    
73. 
    # M' L/ L2 X( \0 ?$ @+ y9 P1 z5 Q5 B
74.            System.out.println("" + pilot.getMovement().getDistanceTraveled());
    6 v4 u  h9 i( q7 h# K
75.            System.out.println(-Motor.A.getTachoCount());
    
76.            System.out.println(-Motor.B.getTachoCount());
    1 k5 O' Y# _% m; k9 m- ~+ ^
77.            Button.waitForAnyPress();
    
78.   }
    
79. 
    * l; l" q4 f1 s' O5 C- N
80.   publicstatic void main(String[] args) {
    " X2 h+ e  I! ~& _
81.            Straighttraveler = new Straight();
    
82. 
    
83.            traveler.adjust();
    % B1 S& _, `5 G. m8 p5 h( t9 P
84.            traveler.go();
    
85.   }
    / G) ?3 e" t. Z
86. }

复制代码

5 Z6 F% s$ P6 C$ Z/ b

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， ...

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