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

* x& z4 Q9 k) V8 @8 O1 \

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：

$ [9 h4 M3 |4 N, Q场地
* I5 i3 W) ^" I  o  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
9 L# \1 u7 m  W1 e( ?7 K( i( Y
车子结构
: q! p' K( P" |: k& h8 C$ h1 g/ N  轮子间距
     轮子间距越大越好，稍微想一下便知
8 p* ~% N1 p# U  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
4 a+ ^+ U9 w" h: C% G. k, Y     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
2 T' g2 \5 z) f7 @3 h+ Z  重心位置
" @$ w8 }& k+ Y- S" c  g     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
& x7 V, L; p2 \) h  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。。。）
( _* A5 l, s# G  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
+ `9 u' v/ j2 T. F
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）

4 b; K8 r" c! r- f. a2 x' w调试与运行
8 h6 s3 L# a; _  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
. _/ U6 z5 i% W1 @4 D5 {  起始位置车子正方向和直线间的夹角
& W, l, v6 C* i6 _7 ?) 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

9 v2 J6 Q0 v; g3 U" Q

6 f- M0 q; v. O; B# K

然后上源代码：

1. 
   % m& T! K* ?8 X0 `- a( |: V
2. importlejos.robotics.navigation.DifferentialPilot;
   
3. import lejos.util.Delay;
   
4. 
   # H: U. {- W- T. Q' Y
5. /**
   
6. *Robot that stops if the buttons are presses before it completes its travel.
   . i  Z8 T3 x5 L( @1 L
7. */
   
8. 
   . T- k' _# p9 `/ z
9. 
   
10. public class Straight {
    
11.   DifferentialPilotpilot;
    
12.   doubleleftD = 4.3, rightD = 4.3;
    + p/ b2 `' A5 b2 v
13. 
    ( y! E# y/ f3 V& V& \4 e8 `0 j
14.   publicvoid adjust() {
    
15.            //wait for release
    
16.            while(Button.readButtons() > 0)
    
17.                    ;
    2 _% N) m6 V; a1 {8 K& E
18.            while(Button.readButtons() == 0) {
    
19.                    //input size by adjusting the wheels
    
20.                    rightD= (double) (Motor.A.getTachoCount()) / 2160 + 4.3;
    * ~+ k4 d$ ?* f# V5 f
21.                    leftD= (double) (Motor.B.getTachoCount()) / 2160 + 4.3148;// 调试所得值
    7 n' p) @9 k- G5 a& A5 {
22. 
    
23.                    //display the size input
    
24.                    LCD.drawString("L:"+ String.valueOf(leftD), 0, 0);
    
25.                    LCD.drawString("R:"+ String.valueOf(rightD), 0, 1);
    
26.                    Delay.msDelay(100);
    ( P! S7 s3 o1 p' ^1 ]
27.                    LCD.clear();
    
28.            }
    
29. 
    
30.   }
    ! I% c8 R4 A$ `$ H0 [' A8 L
31. 
    
32.   publicvoid go() {
    
33.            //准备起步
    ! H% P. R% w) b$ ]# |' \
34.            //wait for release
    ! ?5 G5 c' Y! E2 w9 B& n3 K8 O
35.            while(Button.readButtons() > 0)
    
36.                    ;
    : F+ u8 G8 S+ q, F+ G8 ]8 a" T" \
37.            System.out.println("pressto go");
    0 `8 n$ Z+ t. M5 |
38. 
    " `1 Z. a: q0 c$ W* `- e7 x8 z
39.            Button.waitForAnyPress();
    
40.            LCD.clear();
    
41. 
    
42.            //初始化
    . |  J4 _  H" P2 n" L. S
43.            pilot= new DifferentialPilot(rightD, leftD, 13.5, Motor.A, Motor.B, true);
    
44.            pilot.reset();
    7 z; V. e7 H7 Z& Q8 T+ k: \3 g
45. 
    5 \( P5 d, o# u2 l
46.            Delay.msDelay(3000);
    & o0 K& _: E6 n, G; s3 ]
47. 
    # Y* ]5 b3 t, F" }5 A3 G0 X2 Z+ b
48.            doublespeed = 10;
    
49.            doubledistance = 0;
    2 x! P4 S9 M" ]! S3 `  q9 M9 i
50. 
    
51.            //起步加速
    $ d/ Q- j$ c7 i8 h7 x0 x
52.            pilot.travel(300,true);
    . {0 m2 @/ T( j8 X& E1 P2 u& y0 E
53. 
    
54.            while(distance < 20) {
      A9 `2 F  t: o" A  G/ R4 s
55.                    distance= pilot.getMovement().getDistanceTraveled();
    
56.                    speed= distance * 5 + 10;
    
57.                    pilot.setRotateSpeed(speed);
    " m+ {) K8 T! f! d1 {0 X! C2 U
58.                    Delay.msDelay(100);
      l6 z- [! T& K1 s
59.            }
    0 H; L7 N* T) t3 r& }
60.            for(int i = 0; i < 10; i++) {
    
61.                    speed+= 5;
    . M7 f3 h5 _. Y- f
62.                    pilot.setRotateSpeed(speed);
    
63.                    Delay.msDelay(200);
    / z/ m! `1 d1 n/ b: e
64.            }
    
65. 
    7 l; ^' M2 {6 s/ p" s+ g
66.            //TODO 减速
    
67. 
    
68.            //停止机能
    
69.            while(pilot.isMoving()) {
    
70.                    if(Button.readButtons() > 0)
    3 S! \0 H3 Y5 C, ^8 ]* r
71.                            pilot.stop();
    
72.            }
    " D6 h2 [: j, d% n
73. 
    
74.            System.out.println("" + pilot.getMovement().getDistanceTraveled());
    $ E; _! p. T' N# }
75.            System.out.println(-Motor.A.getTachoCount());
    7 t; r1 W: K# O* X7 i
76.            System.out.println(-Motor.B.getTachoCount());
    ( i4 g. H$ l% @* a8 B, {! `& c
77.            Button.waitForAnyPress();
    
78.   }
    
79. 
    
80.   publicstatic void main(String[] args) {
    
81.            Straighttraveler = new Straight();
    # a& j! L* q: r
82. 
    
83.            traveler.adjust();
    7 v# P+ E5 a6 |* D/ @+ J
84.            traveler.go();
    5 d; ^( N" C; y# P
85.   }
    
86. }

复制代码

1 r+ c7 _% ~& {- S1 m

hello怪

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satan1124

这个源代码是什么语言呀

clx

8 z' ~) _8 F1 `# [' c8 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，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
' o7 H0 o& e! K3 k- }7 G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