最直的三百厘米——开环控制的小车

hello怪

! b( \' r( C, G7 @

（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

6 T1 m- [( u5 S$ Q  h- \

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：

5 P: t7 w/ s! V% v& u场地
6 p- l: f! P. I* {7 r# F2 i+ W1 C  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
/ x; O1 U  r1 d. J
车子结构
% o; Q. ?. S9 P  轮子间距
- D9 J& D) ^6 d0 _8 U) `9 e     轮子间距越大越好，稍微想一下便知
+ o6 v; D5 r- J) I0 G  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）
  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
+ m; o! m; K: W5 k  重心位置
8 O) e  h; B. W/ @- a     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。。。）
4 e' b/ P: R9 {  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）
* q' J& ?$ S- ]; _- |) C3 m9 }* \4 Y
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
& n: Q' q" f7 g8 c* c5 u& Y* x  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

  g2 A  Z- j- j4 v9 r
' F2 T, _/ Y1 A( e8 k

然后上源代码：

1. 
   
2. importlejos.robotics.navigation.DifferentialPilot;
   - H4 G0 X; `6 v" |, b* j
3. import lejos.util.Delay;
   , T, x$ u' C$ D# k- A( \- H
4. 
   
5. /**
   
6. *Robot that stops if the buttons are presses before it completes its travel.
   + ^, ^2 v2 b# g. i3 T" O
7. */
   # S5 ~( N& c! I5 \$ k
8. 
   
9. 
   & g* Y/ S6 h; n6 w! w4 I9 m
10. public class Straight {
    : Q, s' B# a/ u
11.   DifferentialPilotpilot;
    
12.   doubleleftD = 4.3, rightD = 4.3;
    
13. 
    
14.   publicvoid adjust() {
    
15.            //wait for release
    
16.            while(Button.readButtons() > 0)
    
17.                    ;
    
18.            while(Button.readButtons() == 0) {
    5 ^- S  W9 Y- Q6 D( V8 @4 z9 R4 L
19.                    //input size by adjusting the wheels
    / S7 p. ]# }( k+ N" w' j' Z) a, |) R
20.                    rightD= (double) (Motor.A.getTachoCount()) / 2160 + 4.3;
    
21.                    leftD= (double) (Motor.B.getTachoCount()) / 2160 + 4.3148;// 调试所得值
    4 a% F' W% a  }4 z
22. 
    % ]! b6 k  t0 t  R) p; @) P; X
23.                    //display the size input
    $ V& K$ `7 G4 R" z& Y3 r$ q
24.                    LCD.drawString("L:"+ String.valueOf(leftD), 0, 0);
    # K# d+ {6 ]/ c8 ^" ?* S
25.                    LCD.drawString("R:"+ String.valueOf(rightD), 0, 1);
    
26.                    Delay.msDelay(100);
    9 I6 p( N; Q: i; Y0 \$ I
27.                    LCD.clear();
    + w8 [" D5 U" r- ?1 C; A
28.            }
    
29. 
    
30.   }
    & z! ?  ~% k+ B8 w) n" w5 I. B( W. N3 L
31. 
    
32.   publicvoid go() {
    . U. v  v% Z* x4 d: s
33.            //准备起步
    
34.            //wait for release
    
35.            while(Button.readButtons() > 0)
    
36.                    ;
    
37.            System.out.println("pressto go");
    
38. 
    
39.            Button.waitForAnyPress();
    * p6 C. K) U+ G8 H8 X
40.            LCD.clear();
    
41. 
    
42.            //初始化
    ! i. t& i8 e3 @: W; `0 u! T2 k
43.            pilot= new DifferentialPilot(rightD, leftD, 13.5, Motor.A, Motor.B, true);
    
44.            pilot.reset();
    
45. 
    
46.            Delay.msDelay(3000);
    
47. 
    7 x# s' R$ ~& u8 n" s) _, e
48.            doublespeed = 10;
    
49.            doubledistance = 0;
    7 Y  R$ A8 D2 i# U% s/ ~
50. 
    
51.            //起步加速
    2 s/ y9 C% C  o6 @1 S) O4 L
52.            pilot.travel(300,true);
    
53. 
    
54.            while(distance < 20) {
    # {) Q5 t5 C5 ?# x  U/ K
55.                    distance= pilot.getMovement().getDistanceTraveled();
    3 Q# R8 H" ]: ]6 Y6 a; v
56.                    speed= distance * 5 + 10;
      v! v% z1 {7 O8 }
57.                    pilot.setRotateSpeed(speed);
    
58.                    Delay.msDelay(100);
    , M+ F2 ]$ j* c
59.            }
    
60.            for(int i = 0; i < 10; i++) {
    . k0 t  u; g9 X0 C( f) P+ j, W
61.                    speed+= 5;
    2 j4 S* V" s  s9 x+ M- q/ L. c
62.                    pilot.setRotateSpeed(speed);
    
63.                    Delay.msDelay(200);
    
64.            }
    
65. 
    
66.            //TODO 减速
    8 x2 D3 ^) G/ j8 G; Q9 q
67. 
    
68.            //停止机能
    
69.            while(pilot.isMoving()) {
    # W5 ~  w2 }3 w8 X; y% K% Y
70.                    if(Button.readButtons() > 0)
    
71.                            pilot.stop();
    
72.            }
    
73. 
    6 F" A7 r# ?5 x: U6 J3 {
74.            System.out.println("" + pilot.getMovement().getDistanceTraveled());
    
75.            System.out.println(-Motor.A.getTachoCount());
    . o  ~) q# O' p7 ^7 a
76.            System.out.println(-Motor.B.getTachoCount());
    
77.            Button.waitForAnyPress();
    
78.   }
    % Z5 ?8 ^0 k$ g( L7 D* o
79. 
    4 K8 I  R% W1 K2 s7 j& i
80.   publicstatic void main(String[] args) {
    
81.            Straighttraveler = new Straight();
    
82. 
    4 U' |$ v# v) `; b6 o6 U
83.            traveler.adjust();
    ) d) g7 {+ }! k& h6 W! @7 J7 M  f2 f
84.            traveler.go();
    
85.   }
    
86. }

复制代码

3 j$ f1 k9 l+ @

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
. X0 }- H8 U" @9 l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

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