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

! N; C. t9 S+ Y4 E2 \6 L5 p- d

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：

2 q: S/ x8 a7 W/ Y场地
% h; F, }) i- |0 n7 B+ r  水平度和光滑度

在家里当然瓷砖的效果是最好的
2 h2 A* f" B: p+ l  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
3 K' s) t, U5 w, M8 C6 x  轮子间距
- K: Z* t' }1 t3 r1 n0 ]     轮子间距越大越好，稍微想一下便知
  轮子大小
2 ~4 S. U" A, u* c2 n- f     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）
7 D, R  l, S1 B4 a  N/ ?2 L  随动轮的设计
- _8 H- g7 i% S2 W( e/ F     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
0 `& Y' I9 }5 x" a9 k) ~% j( t  重心位置
, n% h4 a4 ?( }8 x$ p# I+ Q) P     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
. ?# W8 Z/ E% ^" f0 j' e: l& p  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
+ N" g! F& j# S. Q+ ?$ }* Z  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。。。）
0 o* }. B) z/ d7 ]0 ?  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
: q) s5 U0 g' ]5 ?/ Y( @+ P# B  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）

/ v7 W3 w% O' N' K. b1 @调试与运行
" R% J: c- l& j$ f  轮子转速调整（车轮大小的设定）
1 ?! [% b) L' v2 j& S# g      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
7 W1 H# f; }1 D! q+ z9 e      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

然后上源代码：

1. 
   
2. importlejos.robotics.navigation.DifferentialPilot;
   
3. import lejos.util.Delay;
   ! Z4 E' H4 g( R4 b& a* g
4. 
   
5. /**
   
6. *Robot that stops if the buttons are presses before it completes its travel.
   
7. */
   
8. 
   
9. 
   
10. public class Straight {
    : @1 r+ i" S: X. u
11.   DifferentialPilotpilot;
      H+ P- \) Q2 w
12.   doubleleftD = 4.3, rightD = 4.3;
    5 ~2 d6 r: f, T* n9 v
13. 
    : n6 C+ G9 n0 j) `7 A0 p2 F* p
14.   publicvoid adjust() {
    
15.            //wait for release
    - t# f* N& D( j: P7 q
16.            while(Button.readButtons() > 0)
    ; b' J( v7 l: i' e' s
17.                    ;
    2 K0 }5 p9 x* j
18.            while(Button.readButtons() == 0) {
    
19.                    //input size by adjusting the wheels
    / ^: L9 ~9 B" x" w7 x
20.                    rightD= (double) (Motor.A.getTachoCount()) / 2160 + 4.3;
    
21.                    leftD= (double) (Motor.B.getTachoCount()) / 2160 + 4.3148;// 调试所得值
    
22. 
    : m$ o9 ~4 G% @0 [) ^6 ?
23.                    //display the size input
    
24.                    LCD.drawString("L:"+ String.valueOf(leftD), 0, 0);
    
25.                    LCD.drawString("R:"+ String.valueOf(rightD), 0, 1);
    ! i8 F* {  C) q) V4 a: x
26.                    Delay.msDelay(100);
    / Y+ y! y0 y1 h$ W7 c; k; I0 q
27.                    LCD.clear();
    4 V$ ]% h; P- T* v( q( K! X6 z
28.            }
    
29. 
    % i" B3 k7 ~6 ?$ s
30.   }
    
31. 
    
32.   publicvoid go() {
    
33.            //准备起步
    
34.            //wait for release
    6 z" E7 X* k2 E# |( z
35.            while(Button.readButtons() > 0)
    
36.                    ;
    & S) ?% V' w. Y- ?9 ?% p- J9 J) P4 v
37.            System.out.println("pressto go");
    ) p) e% X; s! p9 B% R
38. 
    
39.            Button.waitForAnyPress();
    
40.            LCD.clear();
    
41. 
    
42.            //初始化
    7 h2 z4 {4 N# D$ P  o& s( k. g- c, x
43.            pilot= new DifferentialPilot(rightD, leftD, 13.5, Motor.A, Motor.B, true);
    
44.            pilot.reset();
    2 A5 a4 o. C6 R( _. O' d: L" L
45. 
    
46.            Delay.msDelay(3000);
    
47. 
    / G" w# U; W8 X  a% k% Q# a  k
48.            doublespeed = 10;
    
49.            doubledistance = 0;
    6 t, j8 e4 X3 e/ k; j
50. 
      N+ G$ ~9 X3 q0 t. B) N3 u
51.            //起步加速
    $ ]4 ~3 ~: k, t) B( t' j3 l
52.            pilot.travel(300,true);
    
53. 
    2 ?3 M+ O' S' ?" {
54.            while(distance < 20) {
    
55.                    distance= pilot.getMovement().getDistanceTraveled();
    
56.                    speed= distance * 5 + 10;
    ; e, ?! x/ L" `6 z- U% ]
57.                    pilot.setRotateSpeed(speed);
    
58.                    Delay.msDelay(100);
    % s, K. b8 _; E6 Q7 Q
59.            }
    
60.            for(int i = 0; i < 10; i++) {
    : v$ t6 R( m- f, u$ I+ n; m2 B
61.                    speed+= 5;
    + f% d" K2 M7 S( x1 N
62.                    pilot.setRotateSpeed(speed);
    ; x' r; N7 P7 {! p+ b& I% w
63.                    Delay.msDelay(200);
    " f. W: _% x; o' q( U; l- `8 v
64.            }
    & K, D6 ]! s0 K; C1 q0 O
65. 
    
66.            //TODO 减速
    ! }1 d1 i: ?  V! D3 u
67. 
    & r* U* c" v' r. Y
68.            //停止机能
    
69.            while(pilot.isMoving()) {
    
70.                    if(Button.readButtons() > 0)
    
71.                            pilot.stop();
    % n& ~5 K: M" E0 [& |
72.            }
    
73. 
    
74.            System.out.println("" + pilot.getMovement().getDistanceTraveled());
    & J( V. z2 K& {0 k+ i; `$ v
75.            System.out.println(-Motor.A.getTachoCount());
    
76.            System.out.println(-Motor.B.getTachoCount());
    & U* H2 X1 x$ k" y, \
77.            Button.waitForAnyPress();
    / y/ t% ^$ t( _  Y/ J8 J$ {* r
78.   }
    
79. 
    : \% v# a7 e; J3 w& C3 @
80.   publicstatic void main(String[] args) {
    
81.            Straighttraveler = new Straight();
    
82. 
    $ W8 p& p3 ]7 Y# n7 w- P' ?
83.            traveler.adjust();
    ! H  J( f  }0 F! g
84.            traveler.go();
    % J. a' ]0 J: p# c
85.   }
    3 ]& V& u. k, e+ u2 z" D
86. }

复制代码

5 Z: P' S+ U1 K2 I$ L4 p& A

hello怪

二楼自占备用，欢迎发表评论

satan1124

这个源代码是什么语言呀

clx

  T! e! Q$ a5 @" t% v8 w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
- f- t( ?" d! e6 m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