最直的三百厘米——开环控制的小车

hello怪

. p; c8 A( w5 G, s8 y5 ~

（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& G: t* Q; H: W4 R8 U$ y% o

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：

0 `( r5 z  m: H  s4 F* s% Y- K0 M( o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
4 s& n# o" W. l+ o- v
车子结构
5 {# b7 P, s; G8 x+ C4 s0 S  轮子间距
     轮子间距越大越好，稍微想一下便知
  轮子大小
* d* T: ~7 m; R( O7 d1 t% o3 ^, ]     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）
! T1 v, [1 j8 l7 }3 L+ t  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
3 w7 [6 C' s3 Y  重心位置
! A+ O# T1 A3 U, B6 {' C3 ]     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
0 M; Z" Y6 @  Z  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
$ ?) H; J9 P3 N0 G
4 m' J( O6 P- w! [& m$ ~控制程序
" B3 B6 h* M: k5 F# Z4 \# E3 [  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）
; z  {1 p& \( e/ t
调试与运行
  轮子转速调整（车轮大小的设定）
! K1 h+ s, w8 l+ z; [3 D6 F      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

, q7 J+ z0 Z. u
4 V9 t( ]' P/ h9 E- N+ L

然后上源代码：

1. 
   
2. importlejos.robotics.navigation.DifferentialPilot;
   0 j: c9 n- y$ m, z4 {
3. import lejos.util.Delay;
     o% ]1 q: |, Y# Y( d
4. 
   
5. /**
   
6. *Robot that stops if the buttons are presses before it completes its travel.
   ! V$ s! t1 L% G/ s3 f9 \& |
7. */
   
8. 
   / f6 s$ p; V- M8 H: b
9. 
   
10. public class Straight {
    
11.   DifferentialPilotpilot;
    ' k# T% s) w1 X- T7 W* V( g; Q
12.   doubleleftD = 4.3, rightD = 4.3;
    
13. 
    
14.   publicvoid adjust() {
    
15.            //wait for release
    
16.            while(Button.readButtons() > 0)
    % F. W9 v( k% R* d0 K8 z  y& M1 I
17.                    ;
    ) ?! j9 j6 G# N' h) E) M+ P
18.            while(Button.readButtons() == 0) {
    
19.                    //input size by adjusting the wheels
    
20.                    rightD= (double) (Motor.A.getTachoCount()) / 2160 + 4.3;
    ; ~: O% K; W8 }0 T  ]+ T6 S7 n
21.                    leftD= (double) (Motor.B.getTachoCount()) / 2160 + 4.3148;// 调试所得值
    
22. 
    % [2 R# l6 m' w6 f7 S
23.                    //display the size input
    " `* Y, R; l. g5 G* w% c# G: f( J( x
24.                    LCD.drawString("L:"+ String.valueOf(leftD), 0, 0);
    
25.                    LCD.drawString("R:"+ String.valueOf(rightD), 0, 1);
    0 J# t3 e, ^$ A; P0 W/ j, ?
26.                    Delay.msDelay(100);
    $ o8 y# h. x) i& O
27.                    LCD.clear();
    
28.            }
    
29. 
    7 N$ q$ n9 V% A2 e5 v* t5 }6 F/ T1 q
30.   }
    
31. 
    & ^3 a# @: l+ Y' L
32.   publicvoid go() {
    
33.            //准备起步
    ) v0 |5 h' r0 p
34.            //wait for release
    ; `/ [+ {$ u6 {1 Z( R& w
35.            while(Button.readButtons() > 0)
    % ?4 u; A. W: w/ `. V3 k" K
36.                    ;
    6 ]1 {! ]% ~1 R. l( @
37.            System.out.println("pressto go");
    % n/ x2 W+ U# X
38. 
    8 V. n- j. |; \/ n
39.            Button.waitForAnyPress();
    
40.            LCD.clear();
    
41. 
    " Q/ g' S/ m: i" w/ K( Q6 v1 I1 }
42.            //初始化
    
43.            pilot= new DifferentialPilot(rightD, leftD, 13.5, Motor.A, Motor.B, true);
    
44.            pilot.reset();
    
45. 
    " o! J  b  \5 d& F! [0 A- O
46.            Delay.msDelay(3000);
    
47. 
    " H& ~% ]9 O8 Y  e( t; x
48.            doublespeed = 10;
    ; t0 z* h/ I; Z3 ?! B
49.            doubledistance = 0;
    , b. Q% m; _/ a: [( R' n4 L. {) |
50. 
    
51.            //起步加速
    
52.            pilot.travel(300,true);
    1 i% Z6 r- T# b/ `& a( p' U
53. 
    " I5 c/ s4 `& _
54.            while(distance < 20) {
    , `9 k# i% I8 a% P% J* Z7 c2 U
55.                    distance= pilot.getMovement().getDistanceTraveled();
    
56.                    speed= distance * 5 + 10;
    
57.                    pilot.setRotateSpeed(speed);
    ; u) e! u; `+ p1 Z1 `
58.                    Delay.msDelay(100);
      P5 H5 P- q$ v
59.            }
    
60.            for(int i = 0; i < 10; i++) {
    ( }% M9 `, m3 d/ }1 h
61.                    speed+= 5;
    / Y# R& {7 H( j# z, ^! |/ E
62.                    pilot.setRotateSpeed(speed);
    
63.                    Delay.msDelay(200);
    
64.            }
    & z: R* `( f  b" U, d1 s3 k7 Z
65. 
    : J4 \& g- C+ B$ ]# Q. B0 T
66.            //TODO 减速
    
67. 
    - E. j' r( X9 ]" V# L! `$ \
68.            //停止机能
    
69.            while(pilot.isMoving()) {
    * b0 }* v1 H- ^- M' W' @3 o0 N! P
70.                    if(Button.readButtons() > 0)
    
71.                            pilot.stop();
    
72.            }
    8 E3 ~2 n/ G: R0 r0 Y
73. 
    : n3 S5 ]0 m, `7 Y3 ]
74.            System.out.println("" + pilot.getMovement().getDistanceTraveled());
    8 D1 i/ u% a  I
75.            System.out.println(-Motor.A.getTachoCount());
    
76.            System.out.println(-Motor.B.getTachoCount());
    - e. ]# \# [; N0 d
77.            Button.waitForAnyPress();
    0 q- [6 \( q1 u! [) Y& u7 \
78.   }
    
79. 
    
80.   publicstatic void main(String[] args) {
    
81.            Straighttraveler = new Straight();
    : y0 I- o' I: T
82. 
    8 O  K# o) E0 p4 S
83.            traveler.adjust();
    
84.            traveler.go();
    2 k5 A# D2 V; a" n4 q  Y
85.   }
    
86. }

复制代码

$ L7 m1 }  S' q0 r

hello怪

二楼自占备用，欢迎发表评论

satan1124

这个源代码是什么语言呀

clx

5 L4 S8 b- B4 W4 S) \2 F8 a
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
/ o4 v2 E9 E, n+ 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， ...

9 Y, D1 L. h, Y+ R% d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