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：

场地
  水平度和光滑度

在家里当然瓷砖的效果是最好的
7 p0 y6 w; U+ o5 B/ 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 |/ A% p; C1 a& L% ~$ H. v0 ^
! W4 j$ t! \& @车子结构
  轮子间距
     轮子间距越大越好，稍微想一下便知
& {- V# H  E: q9 G& V( g& C1 j; M/ b  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）
* I: l' y# h" @8 ~9 Z# ~+ E" c  随动轮的设计
  N: `) P- S; d! ^+ Q$ F6 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
  重心位置
0 c* ^3 q0 w* A: 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
7 @% u" a7 X" x' N7 D2 g1 {  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
) e$ ?7 M' [- ?( [& T  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

控制程序
4 v% o- {) _; R- N; a; |  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）
1 e+ w- }4 G. L( |" g/ s8 b: ?% j
调试与运行
) _7 E. E% D+ ~# |  {1 V. G  轮子转速调整（车轮大小的设定）
& `3 u6 G3 C" c! F. g* M      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
7 I; i2 L' _) v      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

$ _! e; B/ _5 s6 W: S+ g; a# o0 J* X

7 l/ `' k6 k* }, F

然后上源代码：

1. 
   # ^: g/ ?% {" k4 S! F' L2 b
2. importlejos.robotics.navigation.DifferentialPilot;
   
3. import lejos.util.Delay;
   & J% d/ N- ?4 `  m0 R% j9 U+ ]
4. 
   
5. /**
   9 F* `9 R& q/ N/ N% I( e) D0 ^" X
6. *Robot that stops if the buttons are presses before it completes its travel.
   
7. */
   . n0 Y+ M# r1 U6 c$ r
8. 
   
9. 
   ) N8 i+ V1 g6 R; U, Q3 {8 J; `9 R
10. public class Straight {
    - S5 S8 _0 j& p. r/ R" ~1 h2 f
11.   DifferentialPilotpilot;
    1 w6 F1 u  N% f0 H
12.   doubleleftD = 4.3, rightD = 4.3;
    2 g- K$ s1 d5 L* ]
13. 
    , b  d& y, ~5 T9 C1 `
14.   publicvoid adjust() {
    ; o1 R1 s  Z# P: ~
15.            //wait for release
    
16.            while(Button.readButtons() > 0)
    
17.                    ;
    2 E/ B$ ^9 R- w1 t4 x! m$ J
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. 
    
23.                    //display the size input
    
24.                    LCD.drawString("L:"+ String.valueOf(leftD), 0, 0);
    ( X# V! u: `/ |  @
25.                    LCD.drawString("R:"+ String.valueOf(rightD), 0, 1);
    
26.                    Delay.msDelay(100);
    
27.                    LCD.clear();
    - l# `8 d! A+ b4 }
28.            }
    
29. 
    
30.   }
    
31. 
    + }* A7 \5 p4 ]4 _# T; V$ K' N
32.   publicvoid go() {
    
33.            //准备起步
    8 Q  c+ o/ N5 q& i* m4 E
34.            //wait for release
    & x: @% h3 R/ n, k
35.            while(Button.readButtons() > 0)
    
36.                    ;
    ; B4 T  |* g/ i
37.            System.out.println("pressto go");
    - Q- p6 j/ _2 x
38. 
    3 [4 V8 d; z. O( H1 Q" ?
39.            Button.waitForAnyPress();
    & W4 R9 l  n$ H/ f8 B) X3 M& u* {. U
40.            LCD.clear();
    
41. 
    
42.            //初始化
    
43.            pilot= new DifferentialPilot(rightD, leftD, 13.5, Motor.A, Motor.B, true);
    . T2 m7 w9 z  K
44.            pilot.reset();
    / E1 f2 @8 [0 C
45. 
    5 X  q" I; D; O. K% l# B
46.            Delay.msDelay(3000);
    , Q, ~( E* O* ^$ w( Y4 D
47. 
    % p8 o% T" n3 v/ Z% K* {, N
48.            doublespeed = 10;
    
49.            doubledistance = 0;
    2 _; ~' @: ?; O, o$ F
50. 
    
51.            //起步加速
    # y  D/ y( H( H4 _
52.            pilot.travel(300,true);
    4 ~, H: h( Y9 s, n& p4 f5 @
53. 
    
54.            while(distance < 20) {
    4 F) v  c& [- E+ }8 h7 G
55.                    distance= pilot.getMovement().getDistanceTraveled();
    
56.                    speed= distance * 5 + 10;
    
57.                    pilot.setRotateSpeed(speed);
    8 C) E" c8 I5 p9 o5 n0 _1 b- }2 z0 A
58.                    Delay.msDelay(100);
    , ]) j$ j# g! y2 S3 F! s7 t
59.            }
    
60.            for(int i = 0; i < 10; i++) {
    
61.                    speed+= 5;
    
62.                    pilot.setRotateSpeed(speed);
    
63.                    Delay.msDelay(200);
    ' b. n7 t. [$ P3 }3 I: ^/ R
64.            }
    / B5 \  m$ ^9 E
65. 
    1 {7 w/ W9 y' T- ^0 L; H1 l, G
66.            //TODO 减速
    
67. 
    
68.            //停止机能
    5 T8 j9 u: S9 z7 D) o
69.            while(pilot.isMoving()) {
    
70.                    if(Button.readButtons() > 0)
    
71.                            pilot.stop();
    ' l% g6 j; j; Z, o& q  u* e
72.            }
    " g0 [0 T2 f  O3 w3 M  i: I
73. 
    
74.            System.out.println("" + pilot.getMovement().getDistanceTraveled());
    $ t0 S  `) D0 A4 H1 r2 g
75.            System.out.println(-Motor.A.getTachoCount());
    
76.            System.out.println(-Motor.B.getTachoCount());
    0 U* y$ i5 y' D4 p9 s9 m
77.            Button.waitForAnyPress();
      w4 {5 L: W$ S, ^. N7 o
78.   }
    ! k9 E8 G* z( ?* {
79. 
    
80.   publicstatic void main(String[] args) {
    
81.            Straighttraveler = new Straight();
    $ [7 r: ~8 g3 I- j0 t! R' [
82. 
    ( U. d3 c( }2 @- B- K. w% b7 p! e. ^
83.            traveler.adjust();
    
84.            traveler.go();
    ( G, s. i3 P( ~- ?
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

- e! G3 R9 E) p9 t# ?- l
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

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