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3.8 H型车模机械结构装调方法

3.8.1 H型车模机械结构介绍

图3.53 H型车模示意图

H型车模由北京科宇通博科技有限公司提供,该车模由4个麦克纳姆轮、4 个RS380 电机和底盘构成。其中麦克纳姆轮是H型车模有别于其他车模最明显的特征,使得H型车模在没有舵机的情况下能实现转弯、平移、旋转等运行控制。如图3.53所示,H型车模中心对称,没有前后之分,可以实现更加灵活的控制。

(1)麦克纳姆轮介绍

H型车模的麦克纳姆轮是在大轮轮缘上斜向分布 10个小滚子而形成的新型轮胎,小滚子轴线方向与主轮轴线成 45°夹角,当车模前后方向有驱动力时,由于力的分解作用,会有纵向和横向的分力,故轮子可以横向滑移。由于小滚子的母线很特殊,当轮子绕着固定的轮心轴转动时,各个小滚子的包络线为圆柱面,所以该轮能够连续向前平滑滚动而不发生抖动。麦克纳姆轮结构紧凑、运动灵活,是一种性能较好的全向轮。

H型车模依靠4个轮胎方向和速度的有机配合,能在所要求的方向上产生一个合力矢量,使得车模能在该方向自由移动而不需要改变车体的方向。H型车模可以实现前行、横移、斜行、旋转及其组合等运动方式,大大提高了车模运行的灵活性。麦克纳姆轮旋转运动原理如图3.54所示。

图3.54 麦克纳姆轮旋转运动示意图

(2)RS380 电机介绍

H型车模驱动电机采用直流伺服电机(型号RS-380SH),直流伺服电机在驱动荷载方面具有以下优点:

①具有较大的转矩,以克服传动装置的摩擦转矩和负载转矩。

②调速范围宽,精度高,机械特性及调节特性线性好,运行速度平稳。

③具有快速响应能力,可以适应复杂的速度变化。

④电机的负载特性硬,有较大的过载能力,确保运行速度不受负载冲击的影响。

⑤可以长时间地处于停转状态而不会烧毁电机,一般电机不能长时间处于停转状态。电机长时间停转时,稳定温升在不超过允许值的条件下,输出的最大堵转转矩称为连续堵转转矩,相应的电枢电流为连续堵转电流。

考虑到横冲直撞信标组的特殊性,车模本身有可能撞到信标灯或围挡而导致电机堵转,所以RS380 电机的堵转电流就对电池提出了更高的要求。这一点在锂电池的过压过流保护方面尤其要注意。如表3.2所示,RS380 电机堵转电流高达 16.72A,因此锂电池的限流值要远大于16.72A。

表3.2 RS380-ST/3545技术指标

3.8.2 车模日常保养

(1)防撞

横冲直撞信标组在车模调试过程中,车模很容易撞灯。因此做好防撞措施尤为重要,一方面是对灯的保护,另一方面是对车模的保护。

为了避免车模被撞,可用激光切割机切割一定形状的亚克力板或玻璃纤维板,安装在车模的前后两侧,并在亚克力板或玻璃纤维板上固定海绵条进行缓冲。当然最重要的是做好软件上的防撞措施。

由于麦克纳姆轮上小轮子容易受到轴向力而卡死,信标车模又经常和信标灯碰撞,所以对轮胎的保护也要考虑,可以在轮毂外周贴一层防撞泡沫加以保护。

(2)防滑

H型车模使用的是 45°倾斜的麦克纳姆轮,接地面积极小,因此极易打滑,目前除了经常擦拭轮胎和赛道还没有更好的解决办法。

(3)防静电

如果室内比较干燥,车模在调试的过程中容易产生静电,损坏电路板,因此做好防静电措施是极其重要的。常用的方法是在车模底盘上贴满锡箔纸,尤其是有螺栓的位置,接一根导线到电源地,形成回路,起到屏蔽和消除静电的作用。

(4)润滑

车模在调试时由于要给定较大的加速度,电机转速要求很高且瞬间提速较大,为了保护齿轮不受损害,及时添加润滑油尤为重要。一般使用黄油,但用量不宜过多,因为在电机高速旋转时,容易将多余的润滑油甩到车模上,只需稍微涂一点,手动转动车轮几周即可将润滑油涂抹均匀。

(5)电机散热

由于四个电机同时工作,有时候为了获取更大的抓地力,电机的瞬间加速度比较大,运行一段时间就会严重发热。为了保护电机,增长使用寿命,可以在电机上分别安装4个鱼鳞状的散热片,同时在每次跑完车后及时喷洒浓度为 95%的无水乙醇以尽快散热,如果条件合适,可以选择直接用吹风机吹,降温效果尤为明显。

(6)其他日常保养

①由于麦克纳姆轮的特性导致车辆抖动比较严重,需要经常检查麦轮上小毂轮的固定螺栓以及车模上其他位置的螺栓,避免松动。

②在调试过程中,车模撞击比较严重,因此要时刻检车轮胎是否变形,以及小毂轮是否被锁死。

③每隔一段时间都要测试一下电路板供电是否正常,有无芯片损坏等。

④车模放置时应当用盒子或者其他物体将底盘支撑起来,长时间用轮子着地,电池以及主板等器件会将底盘压弯,H型车模底盘高度较低,若底盘着地容易引起电机空转。 X3CZjWD28R0p+f8QQl9BmYphZEtxlV6PUfrpFZOIvjesaavt7Ugz9VOiehIw+/Ze

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