BIT1.36 V3草稿设计介绍

       
       虽然第二代1.36其实还没有实战,但是第三台机器已经在计划了。前两台机器设计都比较保守,是铝板材框架的结构,加上皮带传动的武器和tpu的轮挡。而现在越来越多的机器开始内置电机,一体铣车架,用更高的电压,导致武器动能明显提高,护甲大幅增厚,机器尺寸缩小。所以我希望在第三代机器的设计中能加入一些比较激进的设计。

       设计期望:
       转鼓类型
       两轮行驶
       尺寸尽可能小
       内置武器电机
       一体铣7075铝合金武器架
       tpu轮挡
       6s电压
       双面行走
       打地复位/陀螺复位
       有大平铲配置
       有叉子配置
       有无铲配置

       内置转鼓结构目前已经在中国的1.36赛场比较普遍且有比较成熟的方案了,基本很少出现故障,尤其是Aiden的追猎者的内置结构大大简化了内置的结构。Aiden的这篇建造日志中详细介绍了设计的方方面面,我从里面学到了很多干货,链接是:https://mc.dfrobot.com.cn/thread-36190-1-1.html
       我强烈怀疑我有没有能力去做内置,因为目前我对于内置的了解仅限于对别人机器的观察和一些帖子的分享,我也没有冒着失败的风险做试验品的条件,所以在设计的时候必须考虑到尽可能多的可能发生的问题,同时让设计有一定的容错率,发现问题之后有改动的空间,对于电机等脆弱零件的保护尽可能多。

       我们先列举一下内置转鼓结构已知可能发生的问题和猜测可能发生的问题:

       已知问题:
       磁钢碎裂
       磁钢脱落
       武器与电机同心度不够
       电机固定螺丝因为武器振动导致松动
       电机反复堵转导致电机或电调烧毁

       猜测可能发生的问题:
       打击时电机转子与定子硅钢片摩擦
       电机轴承受力卡死
       电机反复堵转导致耗电量增加
       转子卡入武器后难以取出维修

       上面列举的猜测可能发生的问题或许根本不可能发生或者不至于需要担心,但是目前我没有经验和证据说明这些问题不存在,所以还是很有必要考虑一下的。

       现在普遍采用的内置方案是在武器两端加上巨大的轴承支撑,并且在鼓和电机转子之间加入一圈铝合金减震。但是这个方案有很多未知参数:铝合金圈需要多厚才能有足够的减震?紧配塞入转鼓后怎么取出?如果有同心度问题怎么办?对电机轴承的保护足够吗?这些问题让我觉得单独用铝合金减震有些不保险,最好用某种软连接,可以容忍一定的同心度问题,可以更多地缓冲,也可以在突然受到负载的时候打滑减小电机负载。PU皮带貌似就可以达到这个效果,同时PU皮带的重量比铝合金要轻,这样就可以把更多的重量放在外圈的钢制转鼓上,增加武器转动惯量,同时这个结构让维修更加方便,可以随时抽出转子。
       电机暂定朗宇三代2216 1000kv,前两台车用的朗宇三代2216一直没出过问题,劲儿很够。而且手头有同尺寸的电机,有不清楚的尺寸可以随时测量。
       武器轴承的选型很难决定,因为轴承标的动载荷具体在实战中是什么概念我并不清楚,甚至无法估计,所以我只能以别人的轴承选型作为参考。Aiden在他两公斤级的机器用的是最大8kN的滚珠轴承,在1.36这个级别我觉得最大载荷到达8kN的一半以上就差不多了。我找到一款内径25外径37厚度7,最大动载荷4.3kN的轴承,轴承外径和电机外径的差距也比较合理,刚好有空间可以塞入一圈PU皮带。

       关于车架的设计,国内通常采用铝合金,且现在越来越多的机器开始用一体铣的铝合金车架;国外塑料车的占比就明显高了很多,HDPE或者UMHW材料做的板材框架结构非常常见。我一开始是打算用一体铣的铝合金车架,但是这个方案有很多不划算的地方:
       1. 尺寸这么大的铝合金零件非常贵。
       2. 因为行驶电机的宽度,连接车架前半截和后半截的侧板非常薄,我不觉得一体铣在这里有强度优势,如果通过加宽车身来加厚侧板,成本和重量就会再增加一大截。相比之下可能通过增加顶板底板厚度提高强度反而更加划算。
       3. 车架部分的损坏可能会导致整个车架都需要更换。

       我觉得一体铣的铝合金车架可能在这个情况下不划算,那换到塑料车的思路呢?如果做一体铣的塑料车架我认为有以下几个问题:
       1. 后续顶板轮挡等需要螺丝拧到车架上的零件,螺丝固定强度足够吗?和铝合金相比差距多大?
       2. cnc加工塑料的成本相比金属是高是低?
       3. 一体机身损坏后仍然需要整个更换。

       如果做成塑料板材框架结构的,武器部分的强度就更要打个问号了。在两个方案都有较大短板的情况下,我觉得如果把两个方案结合起来或许可以解决一些问题。用铝合金做一个一体的武器模块,车架后部完全使用TPU,顶板底板之间用铝柱加固,这些铝柱刚好可以成为TPU的固定点。这个结构的主要优势是便宜,唯一比较贵的结构件就是前面的铝合金武器模块,其他零件都是3d打印,标准件或者手切,且如果固定的方法合理我觉得强度还是很OK的,外圈的TPU轮挡也可以起到缓冲作用。
       然后是关于电装部分,之所以想要用6s的电池是因为在和4s相同的功率和转速下,可以采用更低kv值的电机,且电流更小,所以效率可以更高一些。但是电池尺寸是一个问题,通常6s的电池都很厚,很难竖着塞进机身,躺下来塞又会把机身拉长一大截。同时生产小容量6s电池的厂家并不多,所以尺寸的选择很少,所以我想尝试单独买六个1s的电芯串联,这样布局上可以更加灵活。目前选中了这款Tattu 1s 500mah 95c的电池应该,六个叠起来是36mm厚,宽度18.5mm,长度58mm,这个尺寸刚好可以塞进机器里。6s500mah和前两台机器的4s750mah的瓦时基本一致,应该同样够用。
       行驶电机电调依旧使用黒月减速箱和cyclone 35a电调。最近感觉随着操作练习得越来越多,4s下的黒月减速箱开始有点嫌慢了,且如果6s太快控制不住,我们随时可以通过调节舵量和油门曲线来限制速度。更高的极限速度也可以帮助在紧急情况下逃脱,翻身时更快的转弯速度也可以让复位更加迅速。


       在第二台1.36上,我尝试了dys的70a电调和单独的bec接收器供电。虽然还没有经过实战试验但是经过暴力测试并没有出现任何问题,所以第三台还是继续沿用。理论上6s的电流更小,使用之前两个备用的50a天行者应该也是没有问题的,这两个配置都塞得进机器的,随时可以替换,不需要马上做决定。
       接下来是轮挡设计,在设计期望中提到需要一套打横转时用的大平铲,通常这个平铲会很重,所以在使用大平铲的时候可能需要把别处的部分护甲去除。最后约估了一下重量,确定下来以下配置:
       无铲+全包围轮挡
       叉子+全包围轮挡
       平铲+半包围轮挡


       其中平铲设计需要考虑的因素相对比较多,平铲和车架的连接方式是想用一块TPU作为连接件,可以起到减震的作用。首先因为主要是针对横转,所以很有可能武器架的侧面会被打到。武器架的形变不仅会导致武器卡死,还会导致一些零件卡死难以维修,所以武器架必须整个包住,尽可能减小横转在除了转鼓外的其他地方有可以bite的点。

       这台车还不清楚什么时候可以开始动工,但必然是把第二台车打废以后的事了,在这期间我还会继续完善这个设计。

CAD 链接: 
https://cad.onshape.com/documents/a2eeb8333a2269c4bd53f085/w/933dc104d214b3d48bb6ee1d/e/f46be0bddf53ee4565faa34a

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