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
  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
     轮子间距越大越好，稍微想一下便知
7 w0 \; W6 ]% }; m5 q4 z* l% Z7 R  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）
  随动轮的设计
4 j; r# m1 ]- @  X8 b     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
! U  Q* o& F4 ?/ L  ?! @; A* J$ Z  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。。。）
) h3 e$ f) U9 h' f3 S1 r  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
  运动过程控制
; j+ `# W, n, C* c6 Z* W. ?4 r0 w8 e+ ?1 w     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）
  \4 C7 g9 S# E& Z( G9 I3 C
调试与运行
* ]7 k7 j  L# V4 T  轮子转速调整（车轮大小的设定）
8 [, y5 \- W& h. Z      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
* J$ @; W% `) N& C# R3 b      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

. X' m9 ?% g% ?8 {9 e4 l! y
4 p" J6 f4 _& F0 p& w2 V* e
4 M, n0 \- w. S- X2 n% Z" q

然后上源代码：

1. 
   " r& C# C1 l# I' l* s
2. importlejos.robotics.navigation.DifferentialPilot;
   ) ~& O- O2 b: H+ w3 y/ i
3. import lejos.util.Delay;
   : S" T; f- ^7 Y- u/ }2 @3 L
4. 
   
5. /**
   2 R4 t& r+ y* G
6. *Robot that stops if the buttons are presses before it completes its travel.
     O! B7 d1 ~0 n8 E- D' E) u1 f) T
7. */
   ; ?3 }) z9 Y) ]& A% Y( \0 }
8. 
   7 C7 ~$ f6 e1 }  R8 x7 ~4 L5 Y
9. 
     ^" H/ e: Y/ K; o: ]* f5 w
10. public class Straight {
    
11.   DifferentialPilotpilot;
    2 w( K+ W; @/ y# N5 W2 O# H/ O( c
12.   doubleleftD = 4.3, rightD = 4.3;
    
13. 
    , P7 Y3 M. n5 |. D4 F' U+ C' h4 i
14.   publicvoid adjust() {
    ( Q7 O% n. b; _: l
15.            //wait for release
    7 d& t3 g3 I( m, _& {& K9 B8 n
16.            while(Button.readButtons() > 0)
    6 ]/ y$ l3 Y6 r9 e( C: U
17.                    ;
    # D  C* k5 C/ P2 ~( u6 J: [/ ]
18.            while(Button.readButtons() == 0) {
    
19.                    //input size by adjusting the wheels
    2 B/ ^+ h  F3 Y, F. ?  W
20.                    rightD= (double) (Motor.A.getTachoCount()) / 2160 + 4.3;
    ; }/ k% d# J- {& S5 E6 r
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 H; j* u3 D$ K. a
25.                    LCD.drawString("R:"+ String.valueOf(rightD), 0, 1);
    
26.                    Delay.msDelay(100);
    1 W* z' c- z" L7 k' P' T& ?
27.                    LCD.clear();
    
28.            }
    6 I2 O& w2 G; {. O9 v; M& x+ Y
29. 
    
30.   }
    
31. 
    
32.   publicvoid go() {
    5 o2 b! n& ?+ v* \
33.            //准备起步
    ! Q/ [: `* m5 e6 s, E, q
34.            //wait for release
    
35.            while(Button.readButtons() > 0)
    5 Y7 d. w! b+ N2 u! S, C- Q7 O
36.                    ;
    
37.            System.out.println("pressto go");
    - E. M4 V+ Z4 i" ^  I3 q$ G
38. 
    
39.            Button.waitForAnyPress();
    5 {7 E% X/ w* @
40.            LCD.clear();
    
41. 
    
42.            //初始化
    3 n: Y$ C( u" Y4 B6 I* e8 q
43.            pilot= new DifferentialPilot(rightD, leftD, 13.5, Motor.A, Motor.B, true);
    % V! \3 n* s2 b6 I  U6 d
44.            pilot.reset();
    
45. 
    
46.            Delay.msDelay(3000);
    
47. 
    
48.            doublespeed = 10;
    ( a8 v6 b  t( Y4 u7 U2 a
49.            doubledistance = 0;
    9 [( e' z* l* [8 k+ P# ^* ^/ i
50. 
    
51.            //起步加速
    ' M' x2 u2 t+ g( S2 g7 i4 s) d3 e
52.            pilot.travel(300,true);
    ! p, c( [9 E& B7 n
53. 
    
54.            while(distance < 20) {
    # W8 s2 I# `0 m$ d4 x) H7 |1 ?
55.                    distance= pilot.getMovement().getDistanceTraveled();
    
56.                    speed= distance * 5 + 10;
    
57.                    pilot.setRotateSpeed(speed);
    
58.                    Delay.msDelay(100);
    
59.            }
    
60.            for(int i = 0; i < 10; i++) {
    9 \7 Q, P& k; h) A9 u9 r9 g) L4 S
61.                    speed+= 5;
    
62.                    pilot.setRotateSpeed(speed);
    0 |; C+ _1 u, ?' k. \% W. L( ^
63.                    Delay.msDelay(200);
    5 w5 C9 C; g6 e4 v. A  G
64.            }
    
65. 
      l* ?" S9 T% Q2 {! g& j
66.            //TODO 减速
    * @5 z& G7 J3 M* W; F& I: j  ]' M
67. 
    
68.            //停止机能
    8 E; Y# o$ V0 z- v+ B) F4 I
69.            while(pilot.isMoving()) {
    
70.                    if(Button.readButtons() > 0)
    
71.                            pilot.stop();
    3 Y) `1 w. {! ^" N& Y
72.            }
    
73. 
    
74.            System.out.println("" + pilot.getMovement().getDistanceTraveled());
    # C* b) c/ Z0 f
75.            System.out.println(-Motor.A.getTachoCount());
    . w( X. r/ M( r5 }/ u6 D
76.            System.out.println(-Motor.B.getTachoCount());
    
77.            Button.waitForAnyPress();
    
78.   }
    ; d9 @. U; b1 B6 u* G( a# Z
79. 
    : ^0 B  q8 w; O, {# N# j; R9 x
80.   publicstatic void main(String[] args) {
    . y/ P& d: ?' |$ \
81.            Straighttraveler = new Straight();
    $ @# H' _& j5 v: F& b' q; {
82. 
    
83.            traveler.adjust();
    4 A+ B" M9 j4 V. h# ~; Q
84.            traveler.go();
    
85.   }
    $ @# q7 G3 z# m* L- A; Q
86. }

复制代码

hello怪

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satan1124

这个源代码是什么语言呀

clx

( ~( l$ L, \* |9 Z+ e8 }' 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，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