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

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：

) Y$ v9 G: ~8 G5 {* P& b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
1 S' n+ e" H; ]) y
7 t, ?7 ]0 ~1 y车子结构
5 r" q5 t* Q$ ?4 c! L% o6 K! |  轮子间距
( i. j7 _; Z& b     轮子间距越大越好，稍微想一下便知
  轮子大小
# ]9 G( w6 Q, X4 N2 b. Y! ^     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）
* ^( M1 p& H, p' g9 K. b  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
5 i5 \" z. W: P  ^) b3 A  x  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
1 x% b; [& x' p  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。。。）
& ]( a/ c: C% F) M7 |9 r/ S8 b  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 y# V. @4 E5 Y; T1 q! M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）

; a$ X9 h4 z# \; U; }调试与运行
+ e4 i6 E3 M( V  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
/ A( p% j' N7 d3 b4 k' P4 y  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

9 F9 O  J3 X8 [7 `% x# Q- a  n

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. */
   # F; y0 q% [, C$ k
8. 
   3 M+ N1 G- f; d$ q- ^6 e! n
9. 
   
10. public class Straight {
    
11.   DifferentialPilotpilot;
    0 A8 A' z/ w9 z/ ?) I
12.   doubleleftD = 4.3, rightD = 4.3;
    
13. 
    9 \3 n( D1 p; c7 \( _$ @4 h3 N
14.   publicvoid adjust() {
    1 g( u# n" W4 G: c) T7 B9 c
15.            //wait for release
    
16.            while(Button.readButtons() > 0)
    
17.                    ;
    " q+ N% x- X7 r- p( X
18.            while(Button.readButtons() == 0) {
    
19.                    //input size by adjusting the wheels
    : n. o1 t* s/ p) y2 U  [
20.                    rightD= (double) (Motor.A.getTachoCount()) / 2160 + 4.3;
    
21.                    leftD= (double) (Motor.B.getTachoCount()) / 2160 + 4.3148;// 调试所得值
    1 U9 ~' X9 J+ B5 z
22. 
    ' _, l' `1 O/ y7 O  g4 V
23.                    //display the size input
    
24.                    LCD.drawString("L:"+ String.valueOf(leftD), 0, 0);
    
25.                    LCD.drawString("R:"+ String.valueOf(rightD), 0, 1);
    0 t: q" q3 b1 g1 x% z5 H6 g) b
26.                    Delay.msDelay(100);
    / f; N# d! Q  J
27.                    LCD.clear();
    ; b% i+ J' z5 s# C$ u
28.            }
    , W& A+ K$ z' t
29. 
    
30.   }
    
31. 
    5 p( g( }) o& H! ]6 \' w
32.   publicvoid go() {
    4 _5 [  f- r1 t. j" d: f
33.            //准备起步
    2 K: d+ ?/ L* `) l
34.            //wait for release
    $ _# N: E1 t) A3 f
35.            while(Button.readButtons() > 0)
    1 ]- }# _3 r+ C# K2 H, ^
36.                    ;
    4 F8 A3 S2 D* I& W. R
37.            System.out.println("pressto go");
    3 W/ |' @7 g, n3 k( G1 a, b
38. 
    
39.            Button.waitForAnyPress();
    * X# U+ J( j7 t" |, @: a1 L6 v, ?# P
40.            LCD.clear();
    " ^: ~- q! A! V, u
41. 
    
42.            //初始化
    4 |. [3 h  R4 H# W6 v
43.            pilot= new DifferentialPilot(rightD, leftD, 13.5, Motor.A, Motor.B, true);
      K5 L% e- x& c* X
44.            pilot.reset();
    2 D+ `- a" I3 q6 b) G9 E
45. 
    * `8 N- H% e, ]: ~% Q
46.            Delay.msDelay(3000);
    3 c) P/ ?4 V. |- z5 p1 b. c% z
47. 
    
48.            doublespeed = 10;
    ' ?6 C! J% I0 f8 E( A
49.            doubledistance = 0;
    
50. 
    
51.            //起步加速
    
52.            pilot.travel(300,true);
    
53. 
    $ K8 I. {1 I% j% G. ~
54.            while(distance < 20) {
    0 g1 b) v( ?* }
55.                    distance= pilot.getMovement().getDistanceTraveled();
    
56.                    speed= distance * 5 + 10;
    
57.                    pilot.setRotateSpeed(speed);
      n) B7 ?4 P# s4 K3 s  ^2 B4 s
58.                    Delay.msDelay(100);
    * v5 s3 ~9 ]. N5 Z$ g, N) |
59.            }
    
60.            for(int i = 0; i < 10; i++) {
    2 e+ R# l# Z" ]) _' V1 u  y
61.                    speed+= 5;
    
62.                    pilot.setRotateSpeed(speed);
    2 p! `. T4 x9 ^
63.                    Delay.msDelay(200);
      `2 h% `3 i0 O2 H& k7 n
64.            }
    * q2 t+ S0 N$ J- i4 @6 W0 ]
65. 
    
66.            //TODO 减速
    
67. 
    1 u( b& k8 m6 Y+ i, @
68.            //停止机能
    . J3 n' R! @9 P  C
69.            while(pilot.isMoving()) {
    1 |: z% [& k% a; v' U' c
70.                    if(Button.readButtons() > 0)
    . n+ ^; k! o" S2 H
71.                            pilot.stop();
    
72.            }
    
73. 
    
74.            System.out.println("" + pilot.getMovement().getDistanceTraveled());
    
75.            System.out.println(-Motor.A.getTachoCount());
    5 R, z" t1 E0 k: M* c8 b
76.            System.out.println(-Motor.B.getTachoCount());
    
77.            Button.waitForAnyPress();
    
78.   }
    % H" H# ~9 b! b: q+ r4 I
79. 
    5 X% m2 r) I. l0 z2 `# i
80.   publicstatic void main(String[] args) {
    + `+ I. W# X) K9 @' V3 b7 k+ H" H
81.            Straighttraveler = new Straight();
    
82. 
    " G. A9 q% d  x
83.            traveler.adjust();
    % J  ]$ T" Z) Y- V* [" Y! L
84.            traveler.go();
    & C8 n+ P& Q) {( g
85.   }
    
86. }

复制代码

8 _: V7 X* D! h* u

hello怪

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satan1124

这个源代码是什么语言呀

clx

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
4 @+ b4 Z+ T, Y: N3 |" G9 N0 l9 j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