最直的三百厘米——开环控制的小车

hello怪

/ B0 B# \/ i0 u9 l
* j: C1 T5 g9 z' S8 ?9 n

（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

( t; h( u# _# C( z

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：

场地
6 j/ c9 S9 E* B& b2 ]1 u4 ~  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
+ [+ Q$ ^2 }$ p+ _* L5 u0 h
车子结构
  轮子间距
     轮子间距越大越好，稍微想一下便知
2 @) ~4 k4 B) ~+ F8 i% u& Z5 w& h  轮子大小
/ ~, m1 M& q5 s1 l- n, o     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
  重心位置
* t0 U; k6 Z  P" r$ p7 K     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
2 R! W. Y6 R. _% C% |; m- V  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
  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）
& U3 |" r' v+ j* [; U0 g- C* x
4 x' b4 `' p. F: j% q调试与运行
" K9 S4 W: r( H  H  轮子转速调整（车轮大小的设定）
# o3 f8 p9 Z9 Z$ Z$ K      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
5 \" p2 ~& _/ E/ X+ E  起始位置车子正方向和直线间的夹角
( d& }6 F# D! N6 L' k      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

/ @% v2 S1 v9 s' T  B% q
( I& ?$ H- U) S
3 _  u5 l& q2 Q" d/ ]

然后上源代码：

1. 
   
2. importlejos.robotics.navigation.DifferentialPilot;
   " l) O$ T: ]( E5 C
3. import lejos.util.Delay;
   ( A, u6 r" T4 i8 ^2 Q6 k# D
4. 
   - o9 ]' Y9 B- U3 u. }4 [" ~
5. /**
   9 y" z# ?6 D0 _2 }1 h  A
6. *Robot that stops if the buttons are presses before it completes its travel.
   9 V- E0 {$ A5 V+ l1 f
7. */
   # ]" F5 P% z# v$ n/ u
8. 
   
9. 
   6 E7 m0 {- E' X8 p1 u5 y
10. public class Straight {
    
11.   DifferentialPilotpilot;
    $ H% r8 n) J4 t5 w6 Q0 a
12.   doubleleftD = 4.3, rightD = 4.3;
    
13. 
    / Z7 [: v' c/ P8 j$ X# U( u
14.   publicvoid adjust() {
    
15.            //wait for release
    
16.            while(Button.readButtons() > 0)
    ) u8 B8 Q& ~: A
17.                    ;
    
18.            while(Button.readButtons() == 0) {
    
19.                    //input size by adjusting the wheels
    4 F0 \0 z1 D5 t* Z* ~  _; h
20.                    rightD= (double) (Motor.A.getTachoCount()) / 2160 + 4.3;
    : R  H% g, H& ]( Q
21.                    leftD= (double) (Motor.B.getTachoCount()) / 2160 + 4.3148;// 调试所得值
    
22. 
    
23.                    //display the size input
    ! T2 b% r) p  A2 h
24.                    LCD.drawString("L:"+ String.valueOf(leftD), 0, 0);
    : Z% R1 u3 M% t0 b; b! B0 j; r! G# r
25.                    LCD.drawString("R:"+ String.valueOf(rightD), 0, 1);
    1 O! T2 v2 {# `) y( W) |
26.                    Delay.msDelay(100);
    
27.                    LCD.clear();
    7 r: ?7 {2 r; a( }0 r
28.            }
    ! y# O6 F1 p. B% J
29. 
    
30.   }
    & t, Z+ r+ {0 `0 }
31. 
    1 {2 T$ \) g/ a, l7 h9 I
32.   publicvoid go() {
    * W) p6 C0 |5 R$ y3 E* @* L
33.            //准备起步
    7 c" u, @# ?' [4 @; _
34.            //wait for release
    % @2 L/ u) u6 a3 |1 U
35.            while(Button.readButtons() > 0)
    
36.                    ;
    % }& {$ ~) {3 f
37.            System.out.println("pressto go");
    
38. 
    
39.            Button.waitForAnyPress();
    
40.            LCD.clear();
    " C, i5 o( u7 v2 r" R8 ^8 ?
41. 
    
42.            //初始化
    
43.            pilot= new DifferentialPilot(rightD, leftD, 13.5, Motor.A, Motor.B, true);
    8 U9 t* P; T& o/ A& ]
44.            pilot.reset();
    % @+ Q* G# n. W9 M
45. 
    + P6 q( o- O: _& a$ t2 H: }
46.            Delay.msDelay(3000);
    
47. 
    
48.            doublespeed = 10;
    
49.            doubledistance = 0;
    
50. 
    2 c7 x' ?; G6 U8 S* L
51.            //起步加速
    
52.            pilot.travel(300,true);
    
53. 
    
54.            while(distance < 20) {
    
55.                    distance= pilot.getMovement().getDistanceTraveled();
    
56.                    speed= distance * 5 + 10;
    6 Q% ~4 d0 D  o' [  [* p
57.                    pilot.setRotateSpeed(speed);
    
58.                    Delay.msDelay(100);
    
59.            }
    - s1 q* }( q4 x- j
60.            for(int i = 0; i < 10; i++) {
    
61.                    speed+= 5;
    
62.                    pilot.setRotateSpeed(speed);
    9 H4 C3 B' s! D# p# }2 ?& ?
63.                    Delay.msDelay(200);
    
64.            }
    
65. 
    
66.            //TODO 减速
    
67. 
    / d) a( |7 ?2 I4 B, A5 _5 ~
68.            //停止机能
    
69.            while(pilot.isMoving()) {
    
70.                    if(Button.readButtons() > 0)
    
71.                            pilot.stop();
    $ I/ ^! M+ a  y# Y* x% w" I
72.            }
    . w  S, k# O, L: `4 l- Q, X2 K
73. 
    ! M! r: o# o! ^2 m' H
74.            System.out.println("" + pilot.getMovement().getDistanceTraveled());
    
75.            System.out.println(-Motor.A.getTachoCount());
    9 v( W" ^4 o& |
76.            System.out.println(-Motor.B.getTachoCount());
    $ q, Q9 ?) r! u) y: K
77.            Button.waitForAnyPress();
    
78.   }
    
79. 
    6 x6 {8 A6 @- o3 j6 E( _
80.   publicstatic void main(String[] args) {
    
81.            Straighttraveler = new Straight();
    / ?/ E- }. X* l5 B# Q. T8 V3 I3 ~
82. 
    
83.            traveler.adjust();
    1 M* {! j3 D3 F- S+ j' w
84.            traveler.go();
    
85.   }
    
86. }

复制代码

: F, C7 U7 M& I0 i

hello怪

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satan1124

这个源代码是什么语言呀

clx

7 e$ |* N( s9 w% W5 K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
, a% c" j( u( N8 n( J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， ...

* R' U( G3 I' x% V, P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