最直的三百厘米——开环控制的小车

hello怪

) {  ?" [2 {% V. 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：

( y9 t2 K: |2 Y% k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

' b; H/ d6 \3 B! f  {0 ^% Z  _车子结构
) I' t# W- l: t+ C! S3 ]* K  轮子间距
- k- Y  p6 {( G8 z     轮子间距越大越好，稍微想一下便知
) G' ?3 T( K6 _8 z  轮子大小
( o% Q, ~2 P" a7 L* }     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）
, O, v) u% u% b$ @' ^7 Z  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
1 ^2 K) r' M9 J3 L/ u. t  ?  重心位置
9 J7 N; s: s' L4 [  `7 `  K4 J# H5 ~     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
) N! o% t. N7 F/ W3 J  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。。。）
  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
' |5 D8 v0 [3 ^# I( Y5 L4 y& z  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）
3 [( s9 C. m5 y: l. A: Z
调试与运行
  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
0 r9 h# V( d! O6 v  起始位置车子正方向和直线间的夹角
' P0 z/ B+ |- y2 k1 K/ ~/ ~      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

5 b, @1 q0 q0 L2 ^, D+ n& D2 f
/ e* s; _6 N. t
9 s- W. g. {2 |6 k* g( q

然后上源代码：

1. 
   
2. importlejos.robotics.navigation.DifferentialPilot;
   
3. import lejos.util.Delay;
   
4. 
   
5. /**
     a! q. X+ J9 ]0 N
6. *Robot that stops if the buttons are presses before it completes its travel.
   + J* i, S1 |5 Y% Q
7. */
   
8. 
   * c7 c2 n2 P/ D% u! x
9. 
   3 ?5 b4 U* i' J) k; N; D+ [
10. public class Straight {
    
11.   DifferentialPilotpilot;
    
12.   doubleleftD = 4.3, rightD = 4.3;
    
13. 
    ( G) w, _/ ~% q8 i7 Y2 i, O. y
14.   publicvoid adjust() {
      B, `1 [! N5 O8 Z5 p! B  Z. @
15.            //wait for release
    
16.            while(Button.readButtons() > 0)
    
17.                    ;
    
18.            while(Button.readButtons() == 0) {
    2 L2 i1 e3 Q) m! t% K) ^2 K
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
    , d+ e/ X7 k* Q7 c" C8 N
24.                    LCD.drawString("L:"+ String.valueOf(leftD), 0, 0);
    * X, j& F. F% F0 L2 q" C3 l
25.                    LCD.drawString("R:"+ String.valueOf(rightD), 0, 1);
    4 y1 ?# Z0 T) ^4 t! B& e! T, \9 d
26.                    Delay.msDelay(100);
    / F: X* `1 f0 t9 G* B
27.                    LCD.clear();
    
28.            }
    : }) D. ?- G; M3 l7 B* u; N
29. 
    4 X1 {* ~! e# L! w) g5 [# J
30.   }
    
31. 
    + f5 T  x# h" U8 U  T( G
32.   publicvoid go() {
    
33.            //准备起步
    
34.            //wait for release
    
35.            while(Button.readButtons() > 0)
    . R6 D8 q: _% D, G
36.                    ;
    5 i4 f, Z3 q* W; d8 l2 ]
37.            System.out.println("pressto go");
    9 k7 F* S! A' s4 u9 k) X+ G) x0 q+ |" L
38. 
    ' x3 `5 x' C2 Y" u% F1 m; ]- n
39.            Button.waitForAnyPress();
    2 I5 L' k, h# E5 b1 d( q  \- o
40.            LCD.clear();
    ' p0 z, \; E; N8 ^5 h4 Q* b" l
41. 
    
42.            //初始化
    
43.            pilot= new DifferentialPilot(rightD, leftD, 13.5, Motor.A, Motor.B, true);
    
44.            pilot.reset();
    ( [7 g1 q1 h. \' m
45. 
    ( I2 m% s# e" K/ G! l4 Y; e
46.            Delay.msDelay(3000);
    + }3 {: l2 x; g& G  h- g* x1 B
47. 
    8 ^4 p4 P8 N3 m! g2 O
48.            doublespeed = 10;
    
49.            doubledistance = 0;
    
50. 
    * q* o1 W! L. E7 b  ~
51.            //起步加速
    
52.            pilot.travel(300,true);
    1 n/ m4 l, C) _$ x: F5 y% E) j
53. 
    
54.            while(distance < 20) {
    
55.                    distance= pilot.getMovement().getDistanceTraveled();
    1 s$ S9 q2 W4 ~/ ]; y/ e  ^
56.                    speed= distance * 5 + 10;
    . N* \+ p% S3 [  |( e
57.                    pilot.setRotateSpeed(speed);
    9 H8 Q1 [8 {% ~+ C# u
58.                    Delay.msDelay(100);
    . _  }' Y- d+ z5 o
59.            }
    - _! T0 t1 J0 R3 l; U& v  o/ n
60.            for(int i = 0; i < 10; i++) {
    
61.                    speed+= 5;
    6 V, b1 D9 C. k: I5 e! q% I9 Z' D
62.                    pilot.setRotateSpeed(speed);
    : m* B) i" \; \. i3 w8 v) X
63.                    Delay.msDelay(200);
    2 g$ P$ F' c  S+ S2 k( y* l
64.            }
    
65. 
    7 h& b# w% M3 P! P, |
66.            //TODO 减速
    $ a* g5 y; ]) [# h; l2 g
67. 
    
68.            //停止机能
    . z" {. V, T1 f
69.            while(pilot.isMoving()) {
      v* ?: e" g1 r. W* R) ^
70.                    if(Button.readButtons() > 0)
    ' a9 U: O! G$ j! t3 d
71.                            pilot.stop();
    
72.            }
    
73. 
    
74.            System.out.println("" + pilot.getMovement().getDistanceTraveled());
    5 @4 t9 y% k7 v, f
75.            System.out.println(-Motor.A.getTachoCount());
    
76.            System.out.println(-Motor.B.getTachoCount());
    : C' m. T& o9 a( }; H5 w
77.            Button.waitForAnyPress();
    
78.   }
    ! n' ]/ h1 ]8 W: p+ G+ F* ^. z
79. 
    
80.   publicstatic void main(String[] args) {
    
81.            Straighttraveler = new Straight();
    : S% K% U- H( M$ K* x' q. S3 J
82. 
    
83.            traveler.adjust();
    
84.            traveler.go();
    
85.   }
    ' s* J6 |. `' `6 E6 V9 E
86. }

复制代码

$ l3 ~. K6 d3 m9 s) Y. D

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
: h8 }* C7 p3 m4 Z; b0 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， ...

+ d: W$ K# L- h% t/ M8 D2 q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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