Arduino RC Amphibious Rover: 39 βήματα (με εικόνες)

2024 Συγγραφέας: John Day | [email protected]. Τελευταία τροποποίηση: 2024-01-30 08:37

Τους τελευταίους μήνες έχουμε αναπτύξει ένα τηλεχειριζόμενο rover που μπορεί να κινείται τόσο στη στεριά όσο και στο νερό. Αν και ένα όχημα με παρόμοια χαρακτηριστικά χρησιμοποιεί διαφορετικούς μηχανισμούς πρόωσης, προσπαθήσαμε να πετύχουμε όλα τα μέσα πρόωσης χρησιμοποιώντας μόνο τροχούς.

Το όχημα αποτελείται από μια πλωτή πλατφόρμα με ένα ζεύγος τροχών που είναι ενσωματωμένες με μια προπέλα. Στην καρδιά του συστήματος βρίσκεται το ευέλικτο Arduino UNO που ελέγχει τους κινητήρες και τους διάφορους μηχανισμούς.

Ακολουθήστε για να δείτε τη μετατροπή μεταξύ της επίγειας και της υδάτινης μορφής του Amphibious Rover!

Αν σας άρεσε το έργο, ψηφίστε μας στους διαγωνισμούς (στην επάνω δεξιά γωνία)

Βήμα 1: Χρήση του Fusion 360 για την ανάπτυξη της έννοιας

Ξεκινήσαμε κάνοντας ένα σκίτσο αυτού του έργου και σύντομα συνειδητοποιήσαμε την πολυπλοκότητα της κατασκευής ενός αμφίβιου rover. Το βασικό ζήτημα είναι ότι έχουμε να κάνουμε με νερό και μηχανισμούς που ενεργοποιούν, δύο πτυχές που είναι δύσκολο να συνδυαστούν.

Ως εκ τούτου, μέσα σε μια εβδομάδα χρησιμοποιώντας το δωρεάν λογισμικό τρισδιάστατης μοντελοποίησης της Autodesk, το Fusion 360, αναπτύξαμε τα πρώτα μας σχέδια για να ανακαλύψουμε ξανά τον τροχό! Η όλη διαδικασία της μοντελοποίησης ήταν εύκολη στην εκμάθηση με κάποια βοήθεια από το δικό του 3D Design Class της Instructables. Τα παρακάτω βήματα αναδεικνύουν βασικά χαρακτηριστικά του έργου μας και δίνουν καλύτερη κατανόηση των εσωτερικών λειτουργιών του rover.

Βήμα 2: Ανάπτυξη των τροχών

Μετά από πολύ καταιγισμό ιδεών καταλήξαμε στο συμπέρασμα ότι θα ήταν ωραίο αν καταφέρναμε να χρησιμοποιήσουμε το σύστημα οδήγησης του rover για να λειτουργήσουμε τόσο στη στεριά όσο και στο νερό. Με αυτό εννοούμε αντί για δύο διαφορετικούς τρόπους μετακίνησης του rover, στόχος μας ήταν να ενσωματώσουμε και τα δύο σε έναν μηχανισμό.

Αυτό μας οδήγησε σε μια σειρά πρωτοτύπων τροχών που είχαν πτερύγια που μπορούσαν να ανοίξουν, δίνοντάς του τη δυνατότητα να μετακινεί το νερό πιο αποτελεσματικά και να κινείται προς τα εμπρός. Οι μηχανισμοί σε αυτόν τον τροχό ήταν πολύ περίπλοκοι και είχαν πολλά ελαττώματα, αυτό έδωσε έμπνευση σε ένα πολύ απλούστερο μοντέλο.

Εύρηκα!! Πήραμε την ιδέα να συγχωνεύσουμε μια προπέλα στον τροχό. Αυτό σήμαινε ότι στην ξηρά, θα κυλούσε ομαλά, ενώ στο νερό, η περιστρεφόμενη προπέλα θα το έσπρωχνε προς τα εμπρός.

Βήμα 3: Δημιουργία περιστρεφόμενου άξονα

Με αυτή την ιδέα στο μυαλό, χρειαζόμασταν έναν τρόπο για να έχουμε δύο τρόπους:

1. Στο πρώτο, οι τροχοί θα ήταν παράλληλοι (όπως ένα κανονικό αυτοκίνητο) και το rover θα κυλήσει στη στεριά.
2. Για τη δεύτερη λειτουργία, οι πίσω τροχοί θα πρέπει να περιστρέφονται με τρόπο που βρίσκονται πίσω. Αυτό θα επιτρέψει στους έλικες να βυθιστούν κάτω από το νερό και να ωθήσουν το σκάφος προς τα εμπρός.

Για να εκτελέσουμε το σχέδιο περιστροφής των πίσω τροχών, σκεφτήκαμε να τοποθετήσουμε σερβοκινητήρες στους κινητήρες (που είναι συνδεδεμένοι με τους τροχούς) για να τους περιστρέψουμε πίσω.

Όπως φαίνεται στην πρώτη εικόνα (που ήταν το αρχικό μας μοντέλο) συνειδητοποιήσαμε ότι το τόξο που δημιουργήθηκε από την περιστροφή των τροχών, παρεμβαίνει στο αμάξωμα και ως εκ τούτου πρέπει να αφαιρεθεί. Ωστόσο, αυτό θα σήμαινε ότι ένα μεγάλο τμήμα της σχισμής θα ήταν ανοιχτό στο νερό. Αυτό προφανώς θα ήταν καταστροφικό !!

Η επόμενη εικόνα δείχνει το τελικό μας μοντέλο, το οποίο λύνει το προηγούμενο ζήτημα σηκώνοντας το σώμα πάνω από το επίπεδο περιστροφής. Τούτου λεχθέντος, ένα τμήμα του κινητήρα είναι βυθισμένο, αλλά δεδομένου ότι αυτός ο κινητήρας έχει πλαστικό κιβώτιο ταχυτήτων, το νερό δεν αποτελεί πρόβλημα.

Βήμα 4: Μονάδα περιστροφής

Αυτή η μονάδα είναι ο μηχανισμός πίσω από την περιστροφή του πίσω τροχού. Ο κινητήρας συνεχούς ρεύματος έπρεπε να συνδεθεί με τον σερβοκινητήρα, οπότε φτιάξαμε μια "Γέφυρα" που ταιριάζει στον κινητήρα και στην σερβοκόρνα.

Καθώς ο κινητήρας έχει ένα ορθογώνιο προφίλ όταν περιστρέφεται καλύπτει μια περιοχή που έχει σχήμα κύκλου. Επειδή έχουμε να κάνουμε με νερό, δεν μπορούμε να έχουμε μηχανισμούς που εκθέτουν τεράστια κενά. Για να διορθώσουμε αυτό το πρόβλημα σχεδιάσαμε να επισυνάψουμε έναν κυκλικό δίσκο για να σφραγίσουμε την τρύπα ανά πάσα στιγμή.

Βήμα 5: Μηχανισμός μπροστινού τιμονιού

Το rover χρησιμοποιεί δύο μηχανισμούς διεύθυνσης. Στο νερό οι δύο πίσω σερβοκινητήρες χρησιμοποιούνται για τον έλεγχο της θέσης της έλικας με αποτέλεσμα να στρίβετε αριστερά ή δεξιά. Ενώ στην ξηρά ο μπροστινός μηχανισμός διεύθυνσης χρησιμοποιείται που ελέγχεται από έναν μπροστινό σερβοκινητήρα.

Στον κινητήρα είναι συνδεδεμένος ένας σύνδεσμος ο οποίος όταν πιέζεται προς τον τροχό τον κάνει να περιστρέφεται γύρω από τον "Χρυσό άξονα" στην εικόνα. Το εύρος της γωνίας περιστροφής είναι περίπου 35 μοίρες επαρκές για γρήγορες απότομες στροφές.

Βήμα 6: Μετασχηματισμός μετασχηματισμού

Επόμενοι στο Διαγωνισμό Arduino 2017

Πρώτο Βραβείο στον Διαγωνισμό Τροχών 2017

Δεύτερο Βραβείο στον Διαγωνισμό Τηλεχειριστηρίου 2017