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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

时间:2个月前   阅读:31   评论:5

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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

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网友评论

  • 2022-12-21 00:53:12

    The latest GDP report was closely watched, given that two consecutive quarters of shrinkage is one rule of thumb that many use to gauge whether an economy is in a recession.我看很好