最直的三百厘米——开环控制的小车

hello怪

（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

) s+ k! C9 ^+ ]! Y0 W3 \8 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：

$ s% S5 K/ i$ F- L场地
  水平度和光滑度

在家里当然瓷砖的效果是最好的
4 r" k1 n6 U1 y3 {0 k  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
4 y% v3 E. W/ g4 o; g4 _' m
, R; m& k, W3 y/ f( U! u车子结构
: t$ w* V! g; A, ~% l. C1 n/ z& ^  轮子间距
     轮子间距越大越好，稍微想一下便知
  轮子大小
+ V% T. R  c2 n7 a     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）
8 P0 Y' P) [4 U7 Q  随动轮的设计
! X9 A$ s# r' r! L3 m0 q$ r! `: h     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
  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
" K6 M: U0 m3 ^+ W, H/ R0 u  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。。。）
* W* _- g9 e+ _  o/ t2 h  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
# ?7 l. k, K/ X5 n9 ?
控制程序
, T1 o9 k" e: n5 U& |7 Q  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）

调试与运行
# g2 O( B6 g0 q0 v  轮子转速调整（车轮大小的设定）
0 h5 E8 u3 x6 q" n" D      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
/ R  B1 L, P% I  起始位置车子正方向和直线间的夹角
+ w3 j1 H; L3 h      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

" w7 ~* a; M- R

  W6 ^, F- \& S* m+ L0 K

然后上源代码：

1. 
   5 K; Q8 W) A" ]2 v$ _! g* e, {5 p' F
2. importlejos.robotics.navigation.DifferentialPilot;
   , k- o) F3 j# d0 `0 P
3. import lejos.util.Delay;
   
4. 
   : [/ m6 i% z% v7 v
5. /**
   5 w: e# M; C% w9 \5 k. ^4 B8 _
6. *Robot that stops if the buttons are presses before it completes its travel.
   
7. */
   
8. 
   / L6 y% t& n3 _
9. 
   
10. public class Straight {
    ; ^% j) q2 I& X
11.   DifferentialPilotpilot;
    
12.   doubleleftD = 4.3, rightD = 4.3;
    
13. 
      D0 O, S$ e) z1 {, E5 F
14.   publicvoid adjust() {
    
15.            //wait for release
    + f. ?2 ^" p0 }1 ?9 a
16.            while(Button.readButtons() > 0)
    
17.                    ;
    
18.            while(Button.readButtons() == 0) {
    : H4 D& f/ J9 N
19.                    //input size by adjusting the wheels
    
20.                    rightD= (double) (Motor.A.getTachoCount()) / 2160 + 4.3;
    0 e! v1 u! I+ D# d
21.                    leftD= (double) (Motor.B.getTachoCount()) / 2160 + 4.3148;// 调试所得值
    
22. 
    0 X% c9 ?5 ]/ m
23.                    //display the size input
    
24.                    LCD.drawString("L:"+ String.valueOf(leftD), 0, 0);
    5 L7 w$ p/ P. r. p9 h
25.                    LCD.drawString("R:"+ String.valueOf(rightD), 0, 1);
    
26.                    Delay.msDelay(100);
    
27.                    LCD.clear();
    
28.            }
    * }; u( X( q- M- R+ a
29. 
    2 A; Z0 p" H  c1 s+ I
30.   }
    9 _; d3 ~# i; J: r, n/ X4 h
31. 
    $ A8 h9 B% t( I7 M9 O# ~
32.   publicvoid go() {
    
33.            //准备起步
    2 S- I' f; B/ R) g1 @8 a
34.            //wait for release
    5 {' @+ p6 B! O# F9 ~
35.            while(Button.readButtons() > 0)
    
36.                    ;
      {  r% V- h1 ?
37.            System.out.println("pressto go");
    7 O8 d  ^: d0 e8 J- V6 v: C( V
38. 
    2 u( O$ }# ?" ^9 _; G0 }' k
39.            Button.waitForAnyPress();
    % m/ D& `) W5 M5 k8 z4 K' h
40.            LCD.clear();
    # a7 I. |& E1 k8 F% @
41. 
    
42.            //初始化
    5 W& T- z* b  J& {. T
43.            pilot= new DifferentialPilot(rightD, leftD, 13.5, Motor.A, Motor.B, true);
    
44.            pilot.reset();
    
45. 
    & C: E1 P5 M9 o0 y' l0 }
46.            Delay.msDelay(3000);
    
47. 
    * A2 K( a/ d4 w
48.            doublespeed = 10;
    , R% h; T3 \2 n: g; P, l/ H
49.            doubledistance = 0;
    9 ?9 ?! B; O" c4 x1 i) D1 L
50. 
    
51.            //起步加速
    
52.            pilot.travel(300,true);
    8 v' S0 y  s  X' u6 C
53. 
    * N9 U6 B# E. w' I
54.            while(distance < 20) {
    
55.                    distance= pilot.getMovement().getDistanceTraveled();
    
56.                    speed= distance * 5 + 10;
    
57.                    pilot.setRotateSpeed(speed);
    
58.                    Delay.msDelay(100);
    
59.            }
    ' J# N  ^; S0 O) w+ I
60.            for(int i = 0; i < 10; i++) {
    $ y% l( i2 Q  x
61.                    speed+= 5;
    
62.                    pilot.setRotateSpeed(speed);
    ; {! n' t5 I5 c, N: V/ p! T
63.                    Delay.msDelay(200);
    7 F5 G! r4 a. A0 i
64.            }
    9 d$ m4 j3 \! s) w+ N" w
65. 
    
66.            //TODO 减速
    / b1 j2 `  H1 y: c
67. 
    
68.            //停止机能
    & |4 f5 l- v" H% {/ S
69.            while(pilot.isMoving()) {
    # w& Y' A* A- h) w% F% i& H& }
70.                    if(Button.readButtons() > 0)
    
71.                            pilot.stop();
    : T! z  c) Y# ~( ~2 Y7 o1 \
72.            }
    
73. 
    6 V9 q# K. G, e2 Q. r
74.            System.out.println("" + pilot.getMovement().getDistanceTraveled());
    
75.            System.out.println(-Motor.A.getTachoCount());
    : i$ m, }: f+ ~
76.            System.out.println(-Motor.B.getTachoCount());
    
77.            Button.waitForAnyPress();
    
78.   }
    
79. 
    
80.   publicstatic void main(String[] args) {
    . L" Q* B1 X, A+ i( j: s( `
81.            Straighttraveler = new Straight();
    
82. 
    
83.            traveler.adjust();
    2 R* ^& ^( B; @/ G) y- j5 V
84.            traveler.go();
    
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

' f( V7 R2 w) v6 I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
9 p" M, u, X& g: o, N* h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