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：

4 ~6 _4 D) W! A, a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

车子结构
  轮子间距
: Z) \$ e# s& o1 q) |5 r     轮子间距越大越好，稍微想一下便知
  轮子大小
* g$ c- E- H! ]0 Y. R) y! X     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
, f# p, @5 J6 E6 n5 S     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 b+ `8 \; l6 ?% d; I" Q  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
2 t/ g8 z& Z5 h+ j9 D1 ~) h& A, {  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。。。）
3 f' L5 Q- c1 K: h3 m  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
. @6 f; K/ A( Z* L0 V/ w
* R. y7 x2 J; X, m& o" s3 m控制程序
* M- F; r. @' N$ Y$ j- W& Z  运动过程控制
' R, ]7 F3 Q8 ?' v4 E     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）

( F/ v+ T- M. P( ]* W( v调试与运行
! V' _+ J" [. [+ k, z: b  j3 ~  轮子转速调整（车轮大小的设定）
/ A! }9 Y' s5 q+ A      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
* z' `$ h3 [7 b! |* l      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;
   2 r; T8 Y4 h% G% X3 a
4. 
   $ J+ E/ B% x2 J# M' M: f
5. /**
   7 z$ H) Z2 v2 a1 _( t; N/ e
6. *Robot that stops if the buttons are presses before it completes its travel.
   
7. */
   
8. 
   5 U4 ~! @; b, A6 @& l% z6 ]
9. 
   
10. public class Straight {
    ) o; O% n6 r% N% }
11.   DifferentialPilotpilot;
    
12.   doubleleftD = 4.3, rightD = 4.3;
    7 C; Q) v' {4 N8 d( _2 ]
13. 
    
14.   publicvoid adjust() {
    ; V4 q4 f" [4 S$ \/ p
15.            //wait for release
    
16.            while(Button.readButtons() > 0)
    1 x! ]0 T0 j: F9 l3 ^2 R+ c
17.                    ;
    
18.            while(Button.readButtons() == 0) {
    
19.                    //input size by adjusting the wheels
    
20.                    rightD= (double) (Motor.A.getTachoCount()) / 2160 + 4.3;
    " O. {! L% }7 o) @/ g
21.                    leftD= (double) (Motor.B.getTachoCount()) / 2160 + 4.3148;// 调试所得值
    
22. 
    
23.                    //display the size input
    
24.                    LCD.drawString("L:"+ String.valueOf(leftD), 0, 0);
    4 f. @) m- a% Q+ s  w
25.                    LCD.drawString("R:"+ String.valueOf(rightD), 0, 1);
    9 o( ]% l/ Z4 g& T2 V4 t5 |: F
26.                    Delay.msDelay(100);
    
27.                    LCD.clear();
    
28.            }
    
29. 
    
30.   }
    % z- q5 R" K, w/ h* E
31. 
    " X" l( D4 q$ ?" ?: g" _6 a
32.   publicvoid go() {
    
33.            //准备起步
    
34.            //wait for release
    ; z, h+ d7 o; u2 h
35.            while(Button.readButtons() > 0)
    
36.                    ;
    2 T+ ?% R. Q$ y0 t; W7 m
37.            System.out.println("pressto go");
    
38. 
    
39.            Button.waitForAnyPress();
    
40.            LCD.clear();
    
41. 
    
42.            //初始化
    
43.            pilot= new DifferentialPilot(rightD, leftD, 13.5, Motor.A, Motor.B, true);
    ' t5 D; d2 o8 [' Q0 p  o; `
44.            pilot.reset();
    % d, s0 H5 e7 d, W# Q! F
45. 
    + r3 i0 r: ~" ~& h! a+ }
46.            Delay.msDelay(3000);
    # x' V0 {( y. u. }4 G' A
47. 
    
48.            doublespeed = 10;
    
49.            doubledistance = 0;
    3 w" M6 W8 n$ |
50. 
    
51.            //起步加速
    
52.            pilot.travel(300,true);
    1 [1 |# y3 K& g
53. 
    ' i; _3 f+ x( W1 Z& d( f
54.            while(distance < 20) {
    + u* @& H' C" ~
55.                    distance= pilot.getMovement().getDistanceTraveled();
    8 C$ D- E! z/ n- {
56.                    speed= distance * 5 + 10;
    : N1 S0 `* P) w3 C0 l+ x+ R9 ^
57.                    pilot.setRotateSpeed(speed);
    
58.                    Delay.msDelay(100);
    2 M! _5 O# b+ ]" C  Q; K
59.            }
    & F2 [0 |, l. I* D
60.            for(int i = 0; i < 10; i++) {
    ; ]5 G7 B# t) j8 ^5 E! q% c
61.                    speed+= 5;
    
62.                    pilot.setRotateSpeed(speed);
    
63.                    Delay.msDelay(200);
    ! h: ^. L6 `' i8 l" o7 q. I
64.            }
    
65. 
    : q9 \2 ~9 |+ O
66.            //TODO 减速
    
67. 
    
68.            //停止机能
    
69.            while(pilot.isMoving()) {
    
70.                    if(Button.readButtons() > 0)
    
71.                            pilot.stop();
    
72.            }
    4 }2 w% {1 k# B$ \9 S3 u3 m# T$ h
73. 
    * E0 o, M9 w! t8 M" {8 b  S
74.            System.out.println("" + pilot.getMovement().getDistanceTraveled());
    
75.            System.out.println(-Motor.A.getTachoCount());
    ' Q( I& z# D+ m, [5 z
76.            System.out.println(-Motor.B.getTachoCount());
    
77.            Button.waitForAnyPress();
    1 |/ c2 M5 E# ~' y) `3 x2 z
78.   }
    
79. 
    1 [- s( L) O1 g% [
80.   publicstatic void main(String[] args) {
    
81.            Straighttraveler = new Straight();
    ; a& d! N; f' T: t0 [# `" b
82. 
    
83.            traveler.adjust();
    
84.            traveler.go();
    5 Y7 b) R) ~) v' ^, ]
85.   }
    - g; ]: o  y: B) s/ E
86. }

复制代码

" ]. V" U4 S$ K; J% R7 Y* `/ s

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

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
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