最直的三百厘米——开环控制的小车

hello怪

6 x- t7 l9 N" l' c/ H5 M

（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

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
  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

" J' W' L* z& C车子结构
  轮子间距
     轮子间距越大越好，稍微想一下便知
  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）
) N7 x, k2 M) _+ A: ]  随动轮的设计
( y! {0 B. z  q# m$ p7 q. q     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
( c$ A; \0 S) k$ b) C' _/ ~' d  重心位置
3 a1 g7 `  a' k8 A2 D2 I1 D     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
  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。。。）
! a7 D1 v* ?! C/ O3 T4 @3 w  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
5 v, T) s2 d7 N- ~& ^3 A  B! G
控制程序
3 h' E" D( H3 ~. [! j  W, M  运动过程控制
$ a: |: H4 i1 p% C) U     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）
; c) z1 x0 L! p/ a9 g9 _/ X
调试与运行
  轮子转速调整（车轮大小的设定）
- d/ d8 C% f- y+ R4 U& u      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
2 F2 I' Q/ Y; A6 b# g  起始位置车子正方向和直线间的夹角
0 U4 W2 E3 w9 p9 j      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;
   
4. 
   
5. /**
   
6. *Robot that stops if the buttons are presses before it completes its travel.
   
7. */
   : j5 A! J/ Q5 z# j; {1 a
8. 
   ) J' f  r) H( H5 Y2 e: k
9. 
   
10. public class Straight {
    ! ?0 _8 j: U: `; F# b- m
11.   DifferentialPilotpilot;
    
12.   doubleleftD = 4.3, rightD = 4.3;
    
13. 
    / O* R) r/ d9 }* h+ J: a
14.   publicvoid adjust() {
    
15.            //wait for release
    
16.            while(Button.readButtons() > 0)
    4 E, U& U- r. M5 b, s& S' m
17.                    ;
    
18.            while(Button.readButtons() == 0) {
    * o/ H1 ?- W! N  m; e: o
19.                    //input size by adjusting the wheels
    ' g7 G* F4 x* E9 z  Q- t9 f
20.                    rightD= (double) (Motor.A.getTachoCount()) / 2160 + 4.3;
    ( V% m  G: \, B( }0 Y5 k
21.                    leftD= (double) (Motor.B.getTachoCount()) / 2160 + 4.3148;// 调试所得值
    : q% c$ i9 w1 C4 m# ]
22. 
    
23.                    //display the size input
    
24.                    LCD.drawString("L:"+ String.valueOf(leftD), 0, 0);
    # f0 }9 p+ h: G
25.                    LCD.drawString("R:"+ String.valueOf(rightD), 0, 1);
    
26.                    Delay.msDelay(100);
    
27.                    LCD.clear();
    
28.            }
    1 Y4 c  X% W8 P0 k7 ?5 z) O- x
29. 
    7 v% |2 D& F$ }0 x& \, Q
30.   }
    
31. 
    
32.   publicvoid go() {
    
33.            //准备起步
    : c* I- F# C  e4 c% o
34.            //wait for release
    0 ]; R/ T  l4 Y0 K
35.            while(Button.readButtons() > 0)
    , X. p8 F& e: D7 K( V+ [( a
36.                    ;
    / i5 q" p9 G- h7 x6 k
37.            System.out.println("pressto go");
    + X/ [, [& Y+ I
38. 
    , D0 k& G/ k; b" Y  B2 ^  R0 ?1 l+ G
39.            Button.waitForAnyPress();
    2 J3 I5 }1 D) j. l
40.            LCD.clear();
    
41. 
    ' L( X1 g2 `( o
42.            //初始化
    
43.            pilot= new DifferentialPilot(rightD, leftD, 13.5, Motor.A, Motor.B, true);
    , W5 ]# d2 `$ ~2 R# ^. w
44.            pilot.reset();
    + B7 L: ^8 U. M$ X6 l0 W
45. 
    5 }0 o- J, L4 m! j" n* ^: q1 C1 d" F
46.            Delay.msDelay(3000);
    ; }! ~# R/ V2 J9 t
47. 
    
48.            doublespeed = 10;
    
49.            doubledistance = 0;
    
50. 
    6 G* k# o4 |+ Q& L; W. p
51.            //起步加速
    3 A; q' u9 }3 f# i$ ^$ ]
52.            pilot.travel(300,true);
    # P$ P8 E: |% ^4 P0 `- s
53. 
    
54.            while(distance < 20) {
    
55.                    distance= pilot.getMovement().getDistanceTraveled();
    
56.                    speed= distance * 5 + 10;
    
57.                    pilot.setRotateSpeed(speed);
    8 Q2 Z/ w0 I' H' L* l3 [; n/ ~
58.                    Delay.msDelay(100);
    
59.            }
    # I/ U# u; b  C9 ~
60.            for(int i = 0; i < 10; i++) {
    
61.                    speed+= 5;
    
62.                    pilot.setRotateSpeed(speed);
    
63.                    Delay.msDelay(200);
    ) Y/ I/ O& Q$ ~9 A' S( V3 E, ?. m! ^- q
64.            }
    5 c, _! `7 L% k& X. O; N6 e4 P
65. 
    
66.            //TODO 减速
    0 S" p3 F1 _" |% a( q  ]
67. 
    
68.            //停止机能
    
69.            while(pilot.isMoving()) {
    & R8 ^8 C# i* G9 j
70.                    if(Button.readButtons() > 0)
    
71.                            pilot.stop();
    8 A5 Z) ?' d3 i& p6 G1 [& e: |
72.            }
    5 J/ p1 H! w& z6 T$ N0 b
73. 
    
74.            System.out.println("" + pilot.getMovement().getDistanceTraveled());
    , o' {# d/ [2 O5 x* g
75.            System.out.println(-Motor.A.getTachoCount());
    " ^/ ~3 u/ I# I  f: c
76.            System.out.println(-Motor.B.getTachoCount());
    ) a- g9 S: |  P3 f: e& g
77.            Button.waitForAnyPress();
    3 A5 k0 p% K  q6 W% |
78.   }
    6 E  _1 F" ~/ U) H
79. 
      ^! u: L; x- L
80.   publicstatic void main(String[] args) {
    
81.            Straighttraveler = new Straight();
    ) s2 B: T% g5 c5 @
82. 
    , s9 p8 b& x2 d  v& S. X- |9 ~- p
83.            traveler.adjust();
    
84.            traveler.go();
    . C( F. y& i1 r: @& z! d
85.   }
    
86. }

复制代码

hello怪

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satan1124

这个源代码是什么语言呀

clx

- z. \# K+ v4 V+ j. `1 ^  j1 N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
" o' t5 s* [2 h' `" o! _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