一辆火星攀爬车的制作过程

Uranus · 发表于 2022-5-28 21:21

本帖最后由 Uranus 于 2022-5-30 22:08 编辑

话不多说，先上视频：

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在城市化发展越来越快的今天，市区甚至郊区都很难再找出一片可以自由飞翔的飞场了，身为前FPV飞行员的我不得不把目光聚焦在FPV小车上。
闲来刷B站，无意刷到养鸽达人张木匠的火星FPV小车的视频，感觉甚是喜欢，便花了点时间研究了下火星车的结构。

火星(月球)车：用于火星(月球)表面移动、探测的车型。要求车身悬架系统有良好的自适应能力，以悬架的运动变形来一定程度上弥补地面不平度，保证载荷平台的相对平稳。
目前主流的火星探测车辆的悬架结构，为NASA开发的Sojourner(索杰纳)的摇臂转向悬架及其改型：

下图为我修改过后的悬架结构：

正常情况下，三轮的距离是不等的，目的是前进过程中如果被卡住，有更大的倒退越障能力。
得益于模型电机的强大扭矩，我将三轮间距修改为等距，可以减小原地转向时轮胎旋转的内部摩擦力；同时将转向架前置，可以让车身低趴的同时获得良好的前方视野。

理论上，这样的悬架结构可以攀爬两倍于轮胎直径的台阶状障碍：

研究一番后立即心动：这不就是我心目中梦想的攀爬车吗！于是肝了几天画出了原型车的图纸：

■除上述三轮等距之外，可以看到中轮相对前后轮相对突出，其目的是令车身稳定性更高，同时，原地转向时6轮尽量位于同一切线上，减小阻力。
■两侧的摇臂通过两根旋转轴(绿色)和平衡杆(红色)与车身主体相连，形成一种“门”式结构：

这样的结构，可以让一侧摇臂抬起时，另一侧的摇臂向下旋转。换句话说，车身的倾角始终等于1/2摇臂倾角之差，保证了内部设备的平稳。

动力部分：6个370减速电机(12v，280转/分钟)；用两个160A电调分两组控制。
转向：4个MG995舵机，由于供电压力较大，采用两组UBEC分两组供电。
电池：两块3s 2200mah电池，连续运行时间可以达到40分钟~一小时。
控制：openTX混控，低速时原地内八转向，高速时顺边转向，保证转向的流畅，摄像头装有头追。

下面是一些制作过程：

摇臂+转向臂

内部的空间：

喷涂上盖板：

基本完工：

云台处设计GOPRO+FPV双镜头

后部设备仓，两台风扇散热，可以有效压住图传等的高温：

原本在中轮后面设计了一个气缸用于辅助攀爬，但测试发现这是不必要的设计，原车自适应能力比较强，无需多余的结构辅助。

具体的运行表现可以看开头的视频

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可惜的是，受当时技术条件限制，整车采用了大量铝合金型材和玻纤板，车身重量达到了3.5KG，攀爬能力受到了一定的限制。
同时为了保证重心靠前以达倒良好的攀爬效果，车身的平衡杆受到了很大的压力，时常处于一种“挑扁担”的状态，颠簸时间过长后容易金属疲劳。
有条件的可以用3D打印来减轻结构重量。

图纸链接：
链接：https://pan.baidu.com/s/1c2oR78h6rfOwYcaIyFji8w
提取码：hvut

■图纸仅供参考

event · 发表于 2022-5-29 00:00

牛逼，佩服啊

大卫 · 发表于 2022-5-29 00:15

wczhi7898 · 发表于 2022-5-29 00:49

含乐 · 发表于 2022-5-29 03:53

用蜗杆电机是不是好点

Uranus · 发表于 2022-5-29 11:56

含乐发表于 2022-5-29 03:53
用蜗杆电机是不是好点

不太行，蜗杆电机会自锁，不利于悬架的变形，可能会出现轮子抬起来放不下的情况，而且市面上的蜗杆齿轮箱都比较大，会让车的结构不太好设计

远航者 · 发表于 2022-5-29 12:46

楼主把CAD用到极致了啊

0北斗0 · 发表于 2022-5-29 13:57

牛逼puls

dengxiangqi · 发表于 2022-5-29 20:20

可以参加下次空间探测任务了！

一克赛艇 · 发表于 2022-5-29 23:32

厉害

sy6831 · 发表于 2022-5-31 11:40

adams911 · 发表于 2022-6-20 18:33

请问这个车子全套做好要多少啊

rockrose970 · 发表于 2022-6-27 23:56

发现两根皮筋

rockrose970 · 发表于 2022-6-28 00:05

发现个问题:摇臂转向悬架结构的前后轮与索杰纳或好奇号刚好相反，请教下这种设计是否攀爬能力更强

Uranus · 发表于 2022-6-29 23:16

adams911 发表于 2022-6-20 18:33
请问这个车子全套做好要多少啊

本体600左右，视频接受设备和遥控器看个人选择另买

Uranus · 发表于 2022-6-29 23:17

rockrose970 发表于 2022-6-27 23:56
发现两根皮筋

皮筋是在电量不足的时候辅助用滴，正常情况下可以不用

Uranus · 发表于 2022-6-29 23:24

rockrose970 发表于 2022-6-28 00:05
发现个问题:摇臂转向悬架结构的前后轮与索杰纳或好奇号刚好相反，请教下这种设计是否攀爬能力更强

反向的设计可以获得更良好的前方视野，同时外观上更加合理美观，至于攀爬性能..其实并没有提升

rockrose970 · 发表于 2022-6-29 23:29

Uranus 发表于 2022-6-29 23:24
反向的设计可以获得更良好的前方视野，同时外观上更加合理美观，至于攀爬性能..其实并没有提升

看视频中第一视角时左右两前轮会影响视线，车子设计很棒

一辆火星攀爬车的制作过程

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