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

# ]" P) v/ f& t  G% {

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：

" n3 [) k. [9 p. I$ V$ z* e场地
3 G8 }4 d& b4 {$ z+ p7 V, M  水平度和光滑度

在家里当然瓷砖的效果是最好的
1 S$ u- n  l- s# b8 k  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

8 ]. S9 S$ y: p; ]车子结构
& _. C; R. A, k5 ]4 J; [# h7 n  轮子间距
, ]- Y6 r. h8 u. J8 _% z     轮子间距越大越好，稍微想一下便知
5 R0 A7 k1 W" s0 P. V  轮子大小
. Y- ~+ Q! j7 x& s8 F4 ]     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
: o8 r" _) l0 F     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
     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
, T3 f' n5 f, g, d4 d* {: N  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
3 p9 z. T2 \! b" R( n1 {, _. O  P
控制程序
  运动过程控制
( w, m# v3 u/ M( x1 D) I1 e  L     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）

+ M& U* S. ~" G1 Z调试与运行
  轮子转速调整（车轮大小的设定）
1 \, G. b; Q" ^) m3 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
1 `; Z! |' ]. p* Y6 W. G4 f3 O  v3 o  起始位置车子正方向和直线间的夹角
( D* r8 |7 z3 V% t, W3 f$ d      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

0 i( t$ [/ ~7 w- K6 j) ^+ F
7 o7 w; Z; _0 v; ~. i

然后上源代码：

1. 
   
2. importlejos.robotics.navigation.DifferentialPilot;
   
3. import lejos.util.Delay;
   5 j1 m  @/ m& L$ L- n' P" c2 D
4. 
   3 G( }: x) h' D" X5 L
5. /**
   ; w- i. O: }1 {0 e5 E' X9 N8 g
6. *Robot that stops if the buttons are presses before it completes its travel.
   0 O9 a7 F' F+ e
7. */
   * s1 P! W6 T" {- T) @5 ?* B3 W
8. 
   , h1 J4 C' \% t  u% ^
9. 
   ) w2 }% i/ U' I
10. public class Straight {
    
11.   DifferentialPilotpilot;
    ) T) ?, d0 s$ {8 `1 \0 J% i
12.   doubleleftD = 4.3, rightD = 4.3;
    . ^  p7 I: {& B: a
13. 
    
14.   publicvoid adjust() {
    
15.            //wait for release
    + a+ }! d1 c! X* x9 c
16.            while(Button.readButtons() > 0)
    
17.                    ;
    + U5 k5 k- W4 }" @" t; _
18.            while(Button.readButtons() == 0) {
    
19.                    //input size by adjusting the wheels
    
20.                    rightD= (double) (Motor.A.getTachoCount()) / 2160 + 4.3;
    
21.                    leftD= (double) (Motor.B.getTachoCount()) / 2160 + 4.3148;// 调试所得值
    
22. 
    : V1 s0 l/ x  O! d' R( n' V
23.                    //display the size input
    8 b' T  s' A! N) l$ ^8 g( z
24.                    LCD.drawString("L:"+ String.valueOf(leftD), 0, 0);
    
25.                    LCD.drawString("R:"+ String.valueOf(rightD), 0, 1);
    
26.                    Delay.msDelay(100);
    . J9 Q/ q9 b+ X3 y
27.                    LCD.clear();
    1 X4 H+ S; U/ X  F$ [! A! F
28.            }
    / T, Q+ M* H: o( r8 h6 d7 q
29. 
    " a# `& P* ?$ e: d3 M
30.   }
    - w- I/ u/ L7 l! C- D5 f! i4 t
31. 
    
32.   publicvoid go() {
    0 `4 M: t/ I+ Q! K7 g+ r2 \2 o/ g
33.            //准备起步
    5 B  ^3 V/ r) y. I* }+ q
34.            //wait for release
    , ]" U7 ^1 e! Q0 z$ N& m
35.            while(Button.readButtons() > 0)
    ) q! e' R+ y( W# K8 c2 S
36.                    ;
    " a+ `* q. h! Z1 \
37.            System.out.println("pressto go");
    
38. 
    " x5 x' \: W; L6 j6 Y, J/ I6 a# r
39.            Button.waitForAnyPress();
    
40.            LCD.clear();
    
41. 
    7 E- Y6 r0 c. z7 z
42.            //初始化
    
43.            pilot= new DifferentialPilot(rightD, leftD, 13.5, Motor.A, Motor.B, true);
    ; ~. z5 }% P+ J/ O
44.            pilot.reset();
    $ l% S; Z9 B2 u$ \# y  Y
45. 
    
46.            Delay.msDelay(3000);
    
47. 
    ) C. {& {. P' z* m- z" V* e4 P7 v
48.            doublespeed = 10;
    8 b7 s# H& B2 }4 B  t8 z  {3 |
49.            doubledistance = 0;
    ( u& ]: u- [  |0 R' W
50. 
    # p. M  r7 h4 K. o" P
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;
    0 D' E: P& y' \, w# k) z
57.                    pilot.setRotateSpeed(speed);
    
58.                    Delay.msDelay(100);
    4 Q6 g1 [( H6 J% t- g) \0 N
59.            }
    
60.            for(int i = 0; i < 10; i++) {
    : V% Z  I5 ]! U' A1 `
61.                    speed+= 5;
    
62.                    pilot.setRotateSpeed(speed);
    
63.                    Delay.msDelay(200);
    
64.            }
    % r& q) |! r7 [7 n* U
65. 
    
66.            //TODO 减速
    
67. 
    4 K6 C/ L7 j* g$ s5 q' O$ |8 i& }
68.            //停止机能
    
69.            while(pilot.isMoving()) {
    $ r; X: [6 [1 I
70.                    if(Button.readButtons() > 0)
    . c! V9 A" Q2 ~' z# m9 _' h
71.                            pilot.stop();
    
72.            }
    3 O, l, ^7 J4 g0 ^5 `  M* k
73. 
    
74.            System.out.println("" + pilot.getMovement().getDistanceTraveled());
    
75.            System.out.println(-Motor.A.getTachoCount());
    
76.            System.out.println(-Motor.B.getTachoCount());
    
77.            Button.waitForAnyPress();
    
78.   }
    
79. 
    
80.   publicstatic void main(String[] args) {
    1 u; W9 i' I  \
81.            Straighttraveler = new Straight();
    
82. 
    % ]2 X. J! r9 I9 l) c
83.            traveler.adjust();
    
84.            traveler.go();
    
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

8 h5 d* m# J* [# ]
2 H  b+ ^7 }3 G8 w, V6 \% ?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
; J9 w- Z5 f% |) [7 }/ L) B% _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， ...

3 h- |1 b. @# U. Q$ p0 f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