最直的三百厘米——开环控制的小车

hello怪

: |  ?# D: S$ S  V6 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

# I% A: j3 |  O2 y) U% J2 C" t

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：

9 K2 x( @  a8 j+ `. n; V. ]9 z% g场地
, b! W6 E* q5 Z/ W" t2 r8 F1 v  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

车子结构
  轮子间距
     轮子间距越大越好，稍微想一下便知
  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
4 f: K, P# i( Z  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
; A) e) I2 l/ l2 V  k7 E' A  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
& M; K0 R6 N7 n; n  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
% w, U% @5 P1 A  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）
& J4 G8 z7 Z3 H  ~4 S
8 M( C/ [4 c+ z; `2 p4 v! k. }调试与运行
  轮子转速调整（车轮大小的设定）
& O; M# w) t5 s# m9 c/ W      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

6 n4 b: o# X' n; h

6 w) |) s' S: h: d7 C0 R! V

然后上源代码：

1. 
   
2. importlejos.robotics.navigation.DifferentialPilot;
   
3. import lejos.util.Delay;
   
4. 
   
5. /**
   $ z, R2 P/ b- u6 f/ y5 \/ z) L+ h
6. *Robot that stops if the buttons are presses before it completes its travel.
   
7. */
   
8. 
   
9. 
   
10. public class Straight {
    
11.   DifferentialPilotpilot;
    ' u$ t3 z! u3 ?: E( _, @( V! B
12.   doubleleftD = 4.3, rightD = 4.3;
    
13. 
    
14.   publicvoid adjust() {
    % Q. N8 W/ K0 a
15.            //wait for release
    
16.            while(Button.readButtons() > 0)
    
17.                    ;
    / {8 f8 b9 N2 y" Y& t0 N( t
18.            while(Button.readButtons() == 0) {
    3 Q7 c6 [* u$ f
19.                    //input size by adjusting the wheels
    
20.                    rightD= (double) (Motor.A.getTachoCount()) / 2160 + 4.3;
    4 [& c; W, f3 |3 v9 j
21.                    leftD= (double) (Motor.B.getTachoCount()) / 2160 + 4.3148;// 调试所得值
    - }& \0 d  |  X$ J" G5 j
22. 
    ; T: ?; T# ^3 z5 q# W- A4 H
23.                    //display the size input
    
24.                    LCD.drawString("L:"+ String.valueOf(leftD), 0, 0);
    
25.                    LCD.drawString("R:"+ String.valueOf(rightD), 0, 1);
    % l" q7 n4 o: f
26.                    Delay.msDelay(100);
    
27.                    LCD.clear();
    
28.            }
    % K( l5 a$ `9 i) [6 |
29. 
    5 q) F$ `  g0 ]- n
30.   }
    
31. 
    + A7 G+ I  p5 T2 q. h
32.   publicvoid go() {
    , r8 Z( ^$ o4 f$ `$ U
33.            //准备起步
    2 ?& ]6 W1 B: }
34.            //wait for release
    
35.            while(Button.readButtons() > 0)
    
36.                    ;
    
37.            System.out.println("pressto go");
    ' ?6 j7 m1 z/ Y+ K5 y
38. 
    ! I/ s$ a& V( [: k8 \/ i7 j
39.            Button.waitForAnyPress();
    
40.            LCD.clear();
    8 L& |0 L5 ?& s2 }4 V/ k
41. 
    
42.            //初始化
    3 k- k2 c9 M# t4 H
43.            pilot= new DifferentialPilot(rightD, leftD, 13.5, Motor.A, Motor.B, true);
    : f% W: Y3 o) l" K$ q
44.            pilot.reset();
    
45. 
    
46.            Delay.msDelay(3000);
    1 G7 n0 Q3 \2 `  A) D8 B) U8 O
47. 
    3 N, a% }% P1 t9 @) X- @
48.            doublespeed = 10;
    
49.            doubledistance = 0;
    
50. 
    ) M* m3 g# u; v: U4 w* e' G
51.            //起步加速
    
52.            pilot.travel(300,true);
    
53. 
    5 B: n2 O- C3 y0 d$ b
54.            while(distance < 20) {
    
55.                    distance= pilot.getMovement().getDistanceTraveled();
    # ]) J8 Q3 o  w: K
56.                    speed= distance * 5 + 10;
    
57.                    pilot.setRotateSpeed(speed);
    : D& ~- I6 J' g4 m: P( a" x
58.                    Delay.msDelay(100);
    
59.            }
    ' y# E9 Z- x) G* P
60.            for(int i = 0; i < 10; i++) {
    
61.                    speed+= 5;
    4 w) U" k. K. u- c2 t9 K
62.                    pilot.setRotateSpeed(speed);
    % `: S* [2 G) C* D0 r: ^
63.                    Delay.msDelay(200);
    
64.            }
    
65. 
    
66.            //TODO 减速
    ; J9 F+ G3 J; j$ @- O
67. 
    
68.            //停止机能
    
69.            while(pilot.isMoving()) {
    
70.                    if(Button.readButtons() > 0)
    4 a6 P; v+ C% Y; {
71.                            pilot.stop();
    
72.            }
    # D, F6 E- i) ~# s
73. 
    : L$ V" J$ n( {8 x, p& }
74.            System.out.println("" + pilot.getMovement().getDistanceTraveled());
    
75.            System.out.println(-Motor.A.getTachoCount());
    + B: S5 a# Q# F" v2 |% y$ x
76.            System.out.println(-Motor.B.getTachoCount());
    
77.            Button.waitForAnyPress();
    9 ?, f$ L, u, [* b
78.   }
    
79. 
    
80.   publicstatic void main(String[] args) {
    
81.            Straighttraveler = new Straight();
    
82. 
    
83.            traveler.adjust();
      l1 u; w  y" |- Q
84.            traveler.go();
    1 c" m9 J- L" l/ L7 U2 [
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

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