最直的三百厘米——开环控制的小车

hello怪

# r8 @& Z; s0 V( J, W5 J9 ~

（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

! e- O9 R8 U7 O8 s& ]4 ]; w

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
) _! h" d$ o* D# W% ?3 o4 M, V9 X  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; t5 K4 e; x) I车子结构
' C1 o+ K) N6 H9 }& n  轮子间距
! t) \- q8 i7 Y. L: A) [( G     轮子间距越大越好，稍微想一下便知
- i: _  `! t3 m$ e  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）
$ W0 w9 k/ E% p6 x  随动轮的设计
/ p$ ?* p: w' g' C8 w: E9 d: H) I& x     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
4 U1 g- B5 s* N! l% A% i) o4 P- O  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
  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
* L3 H4 ^) _3 W; r+ W2 p3 e  运动过程控制
3 v! u7 f- ~9 j3 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）

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
# P& s2 s4 A0 Z9 j- O( b  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

) t( R; j& F4 ~9 E
2 P, R# ]+ A! I' p8 O. J

然后上源代码：

1. 
   * d. M! T7 P/ Y
2. importlejos.robotics.navigation.DifferentialPilot;
   ( J: o" A4 N( W0 x7 v- }6 J
3. import lejos.util.Delay;
   ! _. j6 r& z; ]& ~" U! T  T- w4 i
4. 
   4 Z& z% u* d" B( Z
5. /**
   
6. *Robot that stops if the buttons are presses before it completes its travel.
   $ i9 e6 c, ~0 R6 d
7. */
   7 F) x$ @$ L% x% w, F
8. 
   0 U9 p$ o% w+ j+ j  J
9. 
   
10. public class Straight {
    7 G) h3 P& @+ x5 b
11.   DifferentialPilotpilot;
    
12.   doubleleftD = 4.3, rightD = 4.3;
      q. g0 L2 J8 w; J! o2 r
13. 
    
14.   publicvoid adjust() {
    - N$ C+ Z& G+ u( X; Y  Z
15.            //wait for release
    ) L1 _; u, E# w1 P
16.            while(Button.readButtons() > 0)
    
17.                    ;
    
18.            while(Button.readButtons() == 0) {
    , L. d2 ]) B+ F2 D& q
19.                    //input size by adjusting the wheels
    , D/ i# H8 [; }4 n. U( b
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);
    3 S3 A5 C" ]" i6 x2 K3 G
25.                    LCD.drawString("R:"+ String.valueOf(rightD), 0, 1);
    
26.                    Delay.msDelay(100);
    ) t' b9 r: d; |# k
27.                    LCD.clear();
    & Y7 W, s6 [1 i' N7 }
28.            }
    * w& t" B4 {6 B% a
29. 
      a0 y5 g( ^& C6 |
30.   }
    6 I7 a; t# `0 Y0 e2 K+ v: Y" e
31. 
    
32.   publicvoid go() {
    7 D" e* D& O2 c5 N- B6 b: G
33.            //准备起步
    ; |) _/ \$ Y! \
34.            //wait for release
    ) \2 w8 T# p! ?5 t4 h9 v
35.            while(Button.readButtons() > 0)
    9 @& Y# Y% ?2 @* E8 Y
36.                    ;
    
37.            System.out.println("pressto go");
    
38. 
    
39.            Button.waitForAnyPress();
    , A* v3 j9 f2 f6 B9 a5 g
40.            LCD.clear();
    & Q4 ~+ T9 y; n7 S4 q; _
41. 
    9 y% Q" Y7 }# F9 M; s
42.            //初始化
    
43.            pilot= new DifferentialPilot(rightD, leftD, 13.5, Motor.A, Motor.B, true);
    / M, q$ P+ t% I1 `! Q: S; _
44.            pilot.reset();
    
45. 
    
46.            Delay.msDelay(3000);
    
47. 
    
48.            doublespeed = 10;
    
49.            doubledistance = 0;
    
50. 
    * P- a/ {& Z9 y, ]1 s2 t& a
51.            //起步加速
    
52.            pilot.travel(300,true);
    3 R! ^, O" x2 X
53. 
    2 _5 X2 d# Y) l' J2 b
54.            while(distance < 20) {
    
55.                    distance= pilot.getMovement().getDistanceTraveled();
    
56.                    speed= distance * 5 + 10;
    
57.                    pilot.setRotateSpeed(speed);
    ) G8 {, v! q4 |2 r7 |- o
58.                    Delay.msDelay(100);
    
59.            }
    6 q9 H9 v; K. J1 J
60.            for(int i = 0; i < 10; i++) {
    * Z  e/ a+ E8 V& o; n& {5 E* ~
61.                    speed+= 5;
    
62.                    pilot.setRotateSpeed(speed);
    
63.                    Delay.msDelay(200);
    : ^( R9 x7 W4 I: m' D5 _) H
64.            }
    , |) ^/ t5 r9 z5 q$ H
65. 
    
66.            //TODO 减速
    4 R+ t! |4 c6 C7 Z$ c
67. 
    
68.            //停止机能
    
69.            while(pilot.isMoving()) {
    
70.                    if(Button.readButtons() > 0)
    
71.                            pilot.stop();
    
72.            }
    
73. 
    & a& ]% `# Q2 B  R. c: h
74.            System.out.println("" + pilot.getMovement().getDistanceTraveled());
    - r6 O2 _; E' }& ^  H
75.            System.out.println(-Motor.A.getTachoCount());
    
76.            System.out.println(-Motor.B.getTachoCount());
    
77.            Button.waitForAnyPress();
    
78.   }
    % M  A' R) s/ ]/ S  e5 U
79. 
    ; h( \% ?, G$ b$ d& p
80.   publicstatic void main(String[] args) {
    1 a- L, [" `  a, F7 G0 q9 a, Z
81.            Straighttraveler = new Straight();
    , m# [, i+ X) U5 `, M; ~! ^3 c
82. 
    3 F, I% v; f3 m( d# R8 a* a: h6 E9 q
83.            traveler.adjust();
    ' x0 ?7 c: B& R
84.            traveler.go();
    
85.   }
    0 c+ K! f$ ?# d8 ~4 V- M
86. }

复制代码

# c: U. I' p0 T6 j

hello怪

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satan1124

这个源代码是什么语言呀

clx

  x, M4 W/ @+ 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， ...

, v; a  ?' m& V! D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