皇冠官网（www.hg108.vip）:花300个小时用乐高和树莓派做出一台乐高潜水艇，还能在河里拍到清晰的水下影片

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乐高被玩出各种新花样已经不是新鲜事了，像这个叫大卫‧阿吉拉尔（David Aguilar）男孩因右臂发育不良，就自己利用乐高来制作了一支义肢。

也有人用乐高DIY一个高精度电动显微镜。

但这次的乐高绝对能让你大吃一惊。 

看到了吗，这水中矫捷的身影，一个漂亮的U型回转然后急速刹车，再沉着冷静地向上浮去。‍

再看实际演练过程中，「船长」一脸镇定地操作，即使是在自然的河流环境中也没有丝毫退却的意思。 

这个潜艇正是利用乐高制作的。这部影片在YouTube上引起了热烈讨论，目前观看人数已经接近10万人次。有网友就直呼，「又是一个大师之作！」也有网友表示，镜头清晰度令人震惊，对于低成本水下远端拍摄来说，这也是一个很好的概念验证。  

乐高和树莓派是「绝配」！ 

做好准备，开工！

▲ 我们先备上一个60毫升的塑胶注射器，将乐高齿轮架（零件编号3743）放在注射器杆旁，末端的灰色部分可以说明固定机架线。 ▲ 在这里要将齿轮用力推到齿条上，以确保其它们就不会乱动。在这里可以放置两个8齿齿轮（10928）从两侧推动杆，这也可以帮助固定齿条。 ▲ 然后要用注射器的一个手柄把齿轮按杆的方向纵向固定住，这个过程需要大量的试错和实验。 

乐高变速箱（6588）有24:1的齿轮减速比。它需要一个蜗轮（4716） 和一个24齿齿轮（3648） 才能工作，除了将扭矩增加24倍、减少摩擦外，它还非常紧凑，很适合用在潜艇上。 

▲ 乐高电机选用的是EV3中型电机，里面的转速表可以用来追踪注射器位置，将其与树莓派连接上。这里可以剪断一条EV3电缆，在末端压接杜邦母线连接器。 

接下来需要用到Python来读取转速表，两个转速计讯号可以根据哪个讯号首先变为1来了解旋转方向。

tachoPower = DigitalOutputDevice(20)tachoA = DigitalInputDevice(16)tachoB = DigitalInputDevice(19)
tachoAValue = tachoA.valuetachoBValue = tachoB.valuedef tachoA_rising():global tachoCountglobal tachoAValueglobal tachoBValuetachoAValue = 1if tachoBValue == 0:，A in rising edge and B in low value， => direction is clockwise (shaft end perspective)tachoCount += 1else:tachoCount -= 1def tachoA_falling():global tachoAValuetachoAValue = 0def tachoB_rising():global tachoCountglobal tachoAValueglobal tachoBValuetachoBValue = 1if tachoAValue == 0:tachoCount -= 1else:tachoCount += 1def tachoB_falling():global tachoBValuetachoBValue = 0
tachoA.when_activated = tachoA_risingtachoA.when_deactivated = tachoA_fallingtachoB.when_activated = tachoB_risingtachoB.when_deactivated = tachoB_falling
tachoPower.value = 1

注射器范围设置在3毫升至45毫升之间。 

SYRINGE_POS_MIN = 3 ，syringe ballast min pos [ml]SYRINGE_POS_MAX = 45 ，syringe ballast max pos [ml]SYRINGE_TACHO_COUNT = 19000 ，tacho count from syringe min to max posSYRINGE_HYSTERESIS = 360 ，motor+gearbox+syringe backlash/hysteresis [tacho counts]
，calculate syringe positionif tachoCount > trueTachoCount:trueTachoCount = tachoCountelif tachoCount < trueTachoCount - SYRINGE_HYSTERESIS:trueTachoCount = tachoCount + SYRINGE_HYSTERESISsyringePos = SYRINGE_POS_MIN + SYRINGE_POS_MAX * \trueTachoCount / SYRINGE_TACHO_COUNT ，[ml]

▲ 透过游泳池测试运行的注射器位置资料可以看到，有效操作范围约25毫升，大约是注射器的一半。

接下来可以制作船体部分了。 

预先准备好两个有机玻璃压克力塑胶圆柱体，外径11公分和10公分，长度均为25公分，厚度均为3公厘。 

▲ 再还没有把它们焐热的时候，先从小圆柱体上锯下2公分长部分。  ▲ 在一块由苯乙烯-丙烯腈制成的塑胶板上取下2块大小合适的圆形切片。 ▲ 然后需要将切下来的圆柱体黏到圆形切片上，注意黏合需要防水且牢固。

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▲ 然后需要对其进行防水密封，这里可以使用O型线圈。

▲ 安装盖子也是一个挑战，你必须得用指尖把O型圈推到缝隙中，否则它就会滑出来。秘诀是，先进入盖子的底部，然后用力将整个盖子向下推，挤压O形圈，同时将顶部翻入。 ▲ 还需要在盖上开一个洞来让水进出注射器。此外，还需要使用外部水来测量深度。钻好孔后，将两根4公厘直径的乐高气动软管（21825）穿过孔。 ▲ 在进行组装时，螺旋桨电机必须位于背面才能与磁力联轴器连接；注射器需要空间才能完全延伸，可以安装在电机下方或上方；电池很大，可以安装在前盖附近，也可以用手指方便进行开关操作。

在螺旋桨的选择上，主螺旋桨可以使用4x4.5的Diatone Bull Nose，在螺旋桨两侧贴一块双面胶带，将带有轴孔的圆形乐高板（4032）推到两侧， 在车轴上添加乐高半衬套（4265a） 以保持两端安全。

▲ 转弯螺旋桨可以乐高螺旋桨3叶片3直径轴孔（6041）。

接下来就可以……继续盖盖子了。 

▲ 首先在盖子的两侧贴了一条低摩擦胶带，磁铁上添加矽润滑剂，用棉签清除脏污，添加磁耦合，插入乐高，主要添加了一个8齿齿轮 （10928） 和一个用于转动螺旋桨的轴，以及一个连接件 （48496），用两个锥齿轮 （6589） 进行L形转弯。再装上压力感测器和雷射距离感测器，就可以 准备出海了 ！  

带着潜艇上路吧！ 

在水箱测试中，不管是压力感测器还是雷射距离感测器，都能正常工作。 

在泳池测试中，由于可施展空间更大，不管是转弯还是用螺旋桨加速前进，也都能很好地得以验证和演算。

在完成了初步测试后，我们还可以把潜艇放在自然界的河流里进行最后的模拟测试。 

在这段长达200公尺的行进中，潜艇不仅能躲过各种障碍物正常运转，还拍摄到了非常清晰的水下影片。‍ 

给「船长」一个大特写：

尽管看上去十分炫酷，但是作者也表示，前前后后整个构建过程太过复杂，可能花了300个小时左右。 

同时现在有些问题要解决，像是：

1. 密封严密且需要平衡内部压力，端盖部分尤其复杂
2. 转动螺旋桨太弱
3. 潜艇在以最高速度行驶时不会直线行驶
4. 测速脉冲有时会丢失
5. 需要修复注射器位置参数 

尽管目前已经做了4个版本的乐高潜艇，作者还在想对其进行改进，比如改造端盖使其更易于安装并添加锁定机制，更换无线电控制板，拆下雷射距离感测器，增加转动螺旋桨尺寸或齿轮比等等。 

不知道大家对这个小潜艇有什么看法。 

资料来源：

• RC Submarine 4.0 – blog post series