最直的三百厘米——开环控制的小车

hello怪

) Q5 ?9 u8 o, x& p( X& H

（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

6 t3 y! T# l# C5 g) l

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
  水平度和光滑度

在家里当然瓷砖的效果是最好的
- e3 h1 ], b! e( k- ^& j( Q, \. o  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

- ~$ T7 q9 [; X车子结构
  轮子间距
9 {1 w1 h7 b4 |# I- A     轮子间距越大越好，稍微想一下便知
7 P8 S: r) a9 I0 ?  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
1 A# M5 z9 ~+ Z. U* n& O$ S3 c5 F5 _     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
% h$ _$ ?3 ~: Y     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
, B1 ]/ _0 f/ a) T' O5 z/ q2 C3 i  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。。。）
  q5 x, o0 z/ c, ?1 p  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
" `& a5 l2 {  d% G3 f$ D     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
  轮子转速调整（车轮大小的设定）
) a% Y) v( v0 m8 U5 o" b  @      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

$ W. w) k# H$ d
8 V( L( T- C7 o/ P1 d+ s
2 v# B) [8 ?9 C- C) k5 e, A; D

然后上源代码：

1. 
   
2. importlejos.robotics.navigation.DifferentialPilot;
   # V+ a, A3 e  [' k% D0 `. h- k5 X4 v, `
3. import lejos.util.Delay;
   
4. 
   
5. /**
   + v. r  H+ J+ P4 h
6. *Robot that stops if the buttons are presses before it completes its travel.
   
7. */
   
8. 
   
9. 
   
10. public class Straight {
    ( f# e' W9 `2 s) N
11.   DifferentialPilotpilot;
    2 ^, N' l1 d; @1 ]$ D- l
12.   doubleleftD = 4.3, rightD = 4.3;
    0 v/ w/ F  N1 g9 c* G
13. 
    # J. W' X: x  M& y9 P. S& e& i
14.   publicvoid adjust() {
    : _3 s! |0 K# q2 h. x/ x
15.            //wait for release
    
16.            while(Button.readButtons() > 0)
    - x( i3 ?" }6 `2 p1 E
17.                    ;
    
18.            while(Button.readButtons() == 0) {
    
19.                    //input size by adjusting the wheels
    6 s' W3 D! [- v3 h5 b* S" {% l
20.                    rightD= (double) (Motor.A.getTachoCount()) / 2160 + 4.3;
    / M+ V- Q! j$ F$ i6 w" \
21.                    leftD= (double) (Motor.B.getTachoCount()) / 2160 + 4.3148;// 调试所得值
    
22. 
    : h- g- X: ]) z* r# v2 _7 _' d
23.                    //display the size input
    , h8 v# K# y* e9 W
24.                    LCD.drawString("L:"+ String.valueOf(leftD), 0, 0);
    ' W  s! n4 D8 \& W! c! _- y
25.                    LCD.drawString("R:"+ String.valueOf(rightD), 0, 1);
    
26.                    Delay.msDelay(100);
    4 l1 Q( V- Y; j$ m5 M: @3 R2 J
27.                    LCD.clear();
    7 f8 s9 u% j4 }, ^  q
28.            }
    
29. 
    
30.   }
    9 _5 t6 G6 s0 B: `  m, d0 X" f
31. 
    + L2 l7 c& `% n' {' F6 P
32.   publicvoid go() {
    $ n9 O' L3 ^' {, |0 j8 V: S( R# J- ~' \
33.            //准备起步
    
34.            //wait for release
    * F) B+ ^2 `- f8 H# P: r$ W
35.            while(Button.readButtons() > 0)
    3 q0 j7 p5 ^1 e+ e/ p0 o
36.                    ;
    2 p" u' t3 @8 f2 Q
37.            System.out.println("pressto go");
    
38. 
    
39.            Button.waitForAnyPress();
    0 T, @' {9 T. x
40.            LCD.clear();
    9 Q5 S7 N  J# u2 R5 B3 W* Z/ g% Y  {
41. 
    4 K6 q" K% H( J6 l0 t% [+ j9 \
42.            //初始化
    2 L- [% U. |7 V# O
43.            pilot= new DifferentialPilot(rightD, leftD, 13.5, Motor.A, Motor.B, true);
    
44.            pilot.reset();
    ; S$ [3 D7 B1 m! [
45. 
    
46.            Delay.msDelay(3000);
    
47. 
    
48.            doublespeed = 10;
    * n) h  X- S% T1 r& m  F
49.            doubledistance = 0;
    1 d1 ^7 m1 T' }- u, B* z$ G7 T
50. 
    
51.            //起步加速
    
52.            pilot.travel(300,true);
    
53. 
    
54.            while(distance < 20) {
    1 A) y( [( W! b3 j9 l. V, I
55.                    distance= pilot.getMovement().getDistanceTraveled();
    
56.                    speed= distance * 5 + 10;
    9 L% `) d' V- g, t
57.                    pilot.setRotateSpeed(speed);
    
58.                    Delay.msDelay(100);
    + D" `; {9 T3 {4 ^2 R+ i% L0 K# A( t
59.            }
    
60.            for(int i = 0; i < 10; i++) {
    0 E: c2 t. k8 M3 A9 e1 N
61.                    speed+= 5;
    9 _( z( j% Q) c" ~
62.                    pilot.setRotateSpeed(speed);
      a- @$ c2 M+ ~# {' t
63.                    Delay.msDelay(200);
    2 l3 v9 J0 _' z7 e* H6 u# z9 M! Y
64.            }
    
65. 
      {, o% ]4 T4 s
66.            //TODO 减速
    5 t8 ~0 Z4 E1 L: @* a2 K4 x
67. 
      \. a2 h9 S+ @& a2 x) C% Q
68.            //停止机能
    
69.            while(pilot.isMoving()) {
    % r: H! W! y% u: v3 |
70.                    if(Button.readButtons() > 0)
    2 v" j$ F2 h$ Z% T
71.                            pilot.stop();
    : H# q" _$ [% t+ p9 u, D
72.            }
    
73. 
    + S7 o& P7 P- K) A
74.            System.out.println("" + pilot.getMovement().getDistanceTraveled());
    
75.            System.out.println(-Motor.A.getTachoCount());
    # }. [  G& H$ Y4 n# V! y5 n/ W  G; P
76.            System.out.println(-Motor.B.getTachoCount());
    
77.            Button.waitForAnyPress();
    2 l, \- h' d/ ]8 e
78.   }
    % C6 J7 g2 N$ t4 ~4 l* g  @
79. 
    " W9 i4 S& n! s/ V% w0 R% _
80.   publicstatic void main(String[] args) {
    ! l( G( W/ h/ H8 T% g3 q1 F
81.            Straighttraveler = new Straight();
    
82. 
    " Q0 E' w5 n) b1 o2 `- n/ m
83.            traveler.adjust();
    
84.            traveler.go();
    : T! Q) Q1 j3 w* m
85.   }
    ) |, n! m% A& _2 V5 @+ O+ s" I/ r
86. }

复制代码

hello怪

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satan1124

这个源代码是什么语言呀

clx

# m. R* t9 P+ L0 q- {; \: 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
: R7 K# d5 ~% y4 y( {: S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 v  P: E# {8 j) M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