自适应可翻转探测车

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1、自适应可翻转探测车 　　首先搜集了大量的资料，对目前世界上的探测车研制情况有了一个大体的了解，然后结合自己的创意，列出了一系列的方案，经过认真的讨论和试验，最终确定了参赛方案。在方案中，四面可翻转是一个灵魂，无论怎么将车设计成什么样子，这一个功能是不变的。至于其它的如无线遥控，人工智能，太阳能供电，只是在此基础上的一个运用，大方向是不变的。　　对于所确定的机构，传动是一个比较棘手的问题。因为无论是链传动还是带传动都会涉及到动力传递时的效率和标准件的购买问题。最后决定不用链传动和带传动，靠电机通过轴直接传动。虽然这样的设计

2、会增加电机的个数（每个轮子由一个电机带动），但它比用标准件的优点在于可以提高传动效率，减轻整车的重量，可靠性增强。电机传动如图1所示： 图1电机传动方式1　　这种传动方式由于加工误差等问题，电机轴和传动轴的同轴度问题无法解决，并且出现了在传动轴另一端出现圆锥摆动的情况。于是又改为如下方案（见图2）：图2电机传动方式2　　虽然这解决了圆锥摆的问题，但是由于加工误差同轴度问题始终没有得到很好的解决。而且在传动时，电机提供力拒的同时还会产生一个和力F近似相等的力，这个力将使传动轴的轴线作圆周运动，所以第一代车的传动效率是比较差

3、的，以至于出现动力不足的问题。因此，如果想电机直接传动，最好不要用以上两种传动方式。对于传动轴，将其设计成一个减震连轴器。其爆炸试图如图，主要工作原理是电机固定在电机盖板上，并和外套筒一起固定于车身上。电机通过减震连轴器和轮子轴将动力传给轮子，外套筒起一个支撑作用。在减震方面，将减震连轴器设计成中空状，装配时先将弹簧放入减震连轴器内，然后插入轮子轴，之后将销钉通过减震连轴器上的销钉槽插入轮子轴上的销钉孔内，，这样就实现了避震的功能。图３第一代效果图 图4第一代实物图　　对于中间的连接，考虑了很多的方案，最终决定采用角铝，

4、这样既可以连接前后车体，还可以搭起一个放电路板、电源、开关的空间。当主体部分完成之后，准备将太阳能电池也装到车上。当时采用了不倒翁的原理，靠重块来实现太阳能电池的始终朝上。但由于所加重块的质量至少相当于车原重的70％，它加重了车的负担，使车运动不够灵活，并且车的爬坡能力也大幅度的下降。　　同时从图上可以看到轮子比较大且侧面是一个平面，这样就有可能在车子翻转的时候成十字架状立在地面上，在实地演示的时候也确实出现了这样的情况，但在五月份的预赛中没有能够将这个致命的缺陷修改过来。由于灵魂部分非常突出，所以在五月份的华东区预选赛

5、中成功出线。当然也知道自己的作品非常粗糙，有很多的缺陷存在，于是在暑假对车进行了重大的改进。需要重点改进的地方有：支撑太阳能板的重块、旋转仓的配备、电机传动的效率、死角问题。图5第二代旋转仓　　在航天领域有这么一句话：为了减轻一克而努力。所以，靠重块来解决太阳能板始终朝上的问题是不可取的。同时考虑到某些车载仪器也需始终朝上的因素，决定设计一个旋转仓。这样既可以用其装载特殊仪器，并且可以将太阳能板也固定在旋转仓上，可谓一举两得。当时旋转仓的设计的难度在于要设计一个简单可靠的独立闭环反馈系统。也考虑了靠单片机来控制这个系统，

6、但是安全系数比较低，一旦单片机系统出故障，则可能导致旋转仓所搭载仪器的损坏，严重时可使探测车彻底报废。当时大体的思路是将旋转仓作为一个行星齿轮架，电机装在行星架上，电机的正反转则靠比较器给出的信号来确定，从而保证旋转仓始终朝上。虽然有了思路，但是具体实施起来却是比较困难的事，这个比较器要有一定的灵敏度，但是不能太灵敏，因为车在行驶过程中车身会因为地面而每时每刻改变相对位置。可以说是一个偶然，发现有一种开关不但具有常开和常闭两种状态，而且形状恰好能符合使用的要求。于是设计除了一个完全独立于单片机系统的闭环反馈系统。原理图如

7、下：图6电机正反转控制电路　　它的基本工作原理：由于用的是大减速比的直流减速电机，所以其自锁性很好，因此在平地行驶时，靠电机的自锁就能固定旋转仓的位置，一旦车身翻转，小摆锤碰到开关，电机工作带动旋转仓向反方向运动，从而保证其始终朝上。由于条件限制，的电机不是很好，而且考虑到旋转仓内器件的布置，电机放置的位置也不是最佳，以上两点导致了电机经常性过载损坏的事故。因此，如果有用电机的地方，除了特别明显的地方，一定要算好功率，如果市场上没有符合要求的，尽可能改方案。　　对于电机的传动效率，从上面两种方案的分析不难发现问题的所在：

8、一是加工精度要求太高，一般无法达到；二是传递动力的时候，除了力矩还有附加力的存在；第三就是因为由于以上两种情况而导致的外套筒和减震连轴器间的摩擦增大，效率降低。对策有：　　1）换用输出功率更高的电机　　2）改变结构，降低加工精度的要求　　3）以力偶的方式传递动力　　4）外套筒和减震连轴器之间加轴承　　其结构如图7所示