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

0 M/ m/ Q/ Z. q. ]) @7 g$ 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：

7 u6 v9 [. H; g场地
  水平度和光滑度

在家里当然瓷砖的效果是最好的
/ Q- n: h6 I: a/ t  ]  }* a  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
$ m9 j3 L2 `$ p     轮子间距越大越好，稍微想一下便知
  轮子大小
, g! `8 T) v" W8 u' A9 k     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 Q+ F8 a% g9 `, j  随动轮的设计
0 m6 |3 L% m+ C* g1 K: t. [" i     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
" h/ M1 J- j) ?4 J  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
, \' q: q* W. E, q4 v  O' e
5 Y( n. F- _+ v) f# }- y控制程序
  运动过程控制
6 d# S& E! d" f6 g  Q' q' |     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）
3 g- [: [) W. S$ J' m
4 w4 _( I* i8 V. i调试与运行
$ J3 N5 W9 F) N& |- g& G) R! t  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
' V3 ^% x3 w! w- j1 U  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

然后上源代码：

1. 
   + x0 b. G( b" S* B. m
2. importlejos.robotics.navigation.DifferentialPilot;
   
3. import lejos.util.Delay;
   2 l9 k% r: ^+ ?; {- Q4 {
4. 
   . ^1 S4 j. b# N- [
5. /**
   3 S7 d0 }, J% F# s2 P1 f# G( L  O
6. *Robot that stops if the buttons are presses before it completes its travel.
   
7. */
   
8. 
   
9. 
   
10. public class Straight {
    5 c2 F4 G  n% {; q9 [( n
11.   DifferentialPilotpilot;
    
12.   doubleleftD = 4.3, rightD = 4.3;
    0 u4 u: s2 y5 g. d. @
13. 
    
14.   publicvoid adjust() {
    ; m& F7 |" R: b0 r* e
15.            //wait for release
    
16.            while(Button.readButtons() > 0)
    4 Q: \6 }4 ~9 L& a. o( X
17.                    ;
    
18.            while(Button.readButtons() == 0) {
    " Y2 r3 K8 m4 F0 _; n+ _1 [
19.                    //input size by adjusting the wheels
    3 Y9 Q8 W2 u' f$ W
20.                    rightD= (double) (Motor.A.getTachoCount()) / 2160 + 4.3;
    " b$ `7 a, d& v; a
21.                    leftD= (double) (Motor.B.getTachoCount()) / 2160 + 4.3148;// 调试所得值
    ) P# u' x. t9 l' `' E
22. 
    8 l* |+ p! a! U9 u, J& n
23.                    //display the size input
    
24.                    LCD.drawString("L:"+ String.valueOf(leftD), 0, 0);
    
25.                    LCD.drawString("R:"+ String.valueOf(rightD), 0, 1);
    ' K8 a) l2 I' H& O9 C' d0 X0 j
26.                    Delay.msDelay(100);
    
27.                    LCD.clear();
    
28.            }
    
29. 
    ; V: ]3 ]  D' a0 s/ t: t: B
30.   }
    7 h2 g2 c2 C. `6 t. w  `4 P
31. 
    ; F( ~: _3 c) S! \; `
32.   publicvoid go() {
    / f  b  M6 N" T8 e2 X
33.            //准备起步
    1 ~' S$ h% S1 Z: b9 `3 a! `
34.            //wait for release
    - K/ V" P( J) y2 ?2 e
35.            while(Button.readButtons() > 0)
    6 V' x; A. z2 Y+ k2 \4 j# s* M9 e
36.                    ;
    
37.            System.out.println("pressto go");
    
38. 
    
39.            Button.waitForAnyPress();
    
40.            LCD.clear();
    
41. 
    6 ?# r  {5 H6 j
42.            //初始化
    4 V: a/ H& V& p0 K$ q
43.            pilot= new DifferentialPilot(rightD, leftD, 13.5, Motor.A, Motor.B, true);
    2 t7 b0 z0 B" o8 G
44.            pilot.reset();
    0 o8 i0 s7 r3 m( s6 Z) |/ F, E
45. 
    7 _5 `# C$ s, p
46.            Delay.msDelay(3000);
    # ?4 x( F4 z9 t* @
47. 
    . m# W. y- l: }( {
48.            doublespeed = 10;
    % J' s  c4 D6 [6 }! g% x
49.            doubledistance = 0;
    2 U7 T8 k, `4 e: Y- P/ t
50. 
    : v8 q  {2 R  w# G
51.            //起步加速
    
52.            pilot.travel(300,true);
    2 j; w) M0 @$ _; d# m
53. 
    ; ?) [+ A  y! r6 q4 T$ j
54.            while(distance < 20) {
    % M" t/ E2 m1 l' l) ]. P
55.                    distance= pilot.getMovement().getDistanceTraveled();
    
56.                    speed= distance * 5 + 10;
    
57.                    pilot.setRotateSpeed(speed);
    4 C& i1 A$ s$ c7 W- s& O1 S
58.                    Delay.msDelay(100);
    ( b* I# L8 u  n8 j7 V# m
59.            }
      [. q3 P( `4 d
60.            for(int i = 0; i < 10; i++) {
    
61.                    speed+= 5;
    
62.                    pilot.setRotateSpeed(speed);
    9 v9 ~! A+ p6 F& b3 n
63.                    Delay.msDelay(200);
    3 `' U6 M$ q- J1 K- B6 @0 K/ F
64.            }
    6 U$ Q  H* P, c0 M, m. K% u& Y& c
65. 
    
66.            //TODO 减速
    " f7 R( R! e% ^' q
67. 
    & o3 r7 m3 D0 s: E
68.            //停止机能
    
69.            while(pilot.isMoving()) {
    , e! o9 J$ O: \( ?4 `) ?: |
70.                    if(Button.readButtons() > 0)
    0 ^0 e+ ^/ @4 {- x! a* R
71.                            pilot.stop();
    
72.            }
    # ]! G: q8 _0 l2 M  ?# x; k: }( }
73. 
    : o/ c) ]  x2 _  N& U2 P
74.            System.out.println("" + pilot.getMovement().getDistanceTraveled());
    
75.            System.out.println(-Motor.A.getTachoCount());
    ! @, \- f. s$ r) m* ^
76.            System.out.println(-Motor.B.getTachoCount());
    
77.            Button.waitForAnyPress();
    
78.   }
    6 ~7 E. h' ]/ F" }4 d! I( t5 Y7 k$ G
79. 
    $ F, {) f9 ]( {2 |/ d! k
80.   publicstatic void main(String[] args) {
    " D; T3 I# E4 J
81.            Straighttraveler = new Straight();
    2 e, U8 D+ y0 z
82. 
    4 b( c* `- H% l" T/ y
83.            traveler.adjust();
    6 B4 g, A) e( M/ u# J" N& J
84.            traveler.go();
    ' Q" L" n9 T( T4 u
85.   }
    % W6 y" e8 P+ v- ^5 ]
86. }

复制代码

hello怪

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satan1124

这个源代码是什么语言呀

clx

% n6 O7 \: j3 I- @# O3 @
2 ]: D: D" \/ J9 y: T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， ...

: \7 r$ \  R: g; ?; y' W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