[开源汇总] 【XJTU开源】近垂直仰射都不卡的拨弹/曲柄摇杆弹仓盖/主控

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中尉Emptyy
2016-9-13 02:45:26 显示全部楼层

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本帖最后由 Emptyy 于 2016-11-20 22:00 编辑

Part1 如何做出顺畅不卡的拨弹
今年子弹表面粗糙度比较大,要想不卡需要把每个过程的拨弹阻力降到最低。
为避免歧义便于讨论,我们先将各构件统一命名一下见图1。
Demo1.jpg
                                               图1 官方小步兵弹仓

在分析之前先探讨一下大家拨弹系统的发射方式,通常有两种:
1、惯性发射:拨叉将子弹送入压弹片,子弹靠惯性经过90°弯管飞向摩擦轮,随后被射出。
这种方式的优点是,从90°弯管到摩擦轮之间那段空间(由于拨弹电机的遮挡,摩擦轮只能往前挪,所以大家车的子弹在出90°弯管后通常会经过一段距离才能到达摩擦轮,且摩擦轮越大,这段距离越长)每次只有一颗子弹通过,而且通常是滚动,摩擦力很小,不会因多颗子弹的摩擦力累积导致卡弹。在发射仰角不大的情况下,子弹通常都能靠惯性顺利到达摩擦轮被打出去而不会在这段空间内逐颗积聚,所以不需要增加其他机构就可保证低头时不会突然溜出多发子弹。结构相对简单可靠。官方小步兵用的就是这种发射方式。
它的优点同时也是缺点,在发射空档,90°弯管到摩擦轮这一段没有子弹,发射时子弹需要跑过这段距离才能到达摩擦轮,容易造成发射延迟,且距离越长发射延迟越大,平常作战还好,对打大符而言这几百毫秒延迟还是挺高的。
2、预置发射:所谓预置,是用一根"复进簧"将子弹挡(或者说预置,即预备放置)在即将接触摩擦轮的位置,子弹需要获得一定推力才能压缩复进簧从而越过预置到达摩擦轮。所以每次弹仓加弹后拨叉拨出的前几发子弹会在90°弯管到预置之间连续累积直到这段空间被填满,随后再次被压入90°弯管的子弹会将前面的子弹顶出预置从而完成发射,后续每压入一颗前面就会直接打出一发。优缺点相对第一种就是倒过来了:发射几乎无延迟,但对前级拨弹的顺畅度要求更高,需要很好地把拨叉的推力通过子弹传导到预置,做不好容易卡。

今年在备场看了下大家的车(也就五六个队),好像只有华南虎做了预置。纵观各种自动半自动枪械,没有说打完一发还要等着打下一发扣扳机的时候才重新装填子弹的,所以...作为立志实现中华民族伟大复兴梦想的同学们blah blah(抱歉校长乱入了),希望通过我们的共同探讨,大家在做顺拨弹的前提下都给自己的战车加上预置。

青工会上由于时间关系视频没放,在这补一下。
拨弹如果做得足够顺畅,应该达到视频中的效果:超大发射仰角下,子弹能被一颗颗从枪口推出,
如果你在枪口用手指阻挡子弹,应该能感受到拨叉通过满满一排子弹传达到枪口的推力(拨叉的旋转已变为子弹沿枪管的平动,都能推到枪口就肯定能顶开预置了)。


下面我们开始分析
容易卡的主要有3个过程:
①子弹在拨弹盘、拨叉之间;
②子弹从拨叉→压弹片;
③子弹从压弹片→90°弯管

在青工会分享的是压弹片和90°弯管,也就是后两个部分。
而我们在第一个部分也出现过卡弹,在这里就系统一点,先从第一个部分开始讨论。

无论哪个环节,有效降低各种力造成的摩擦阻力,变滑动为滚动是顺畅的重点。先来分析一下官方小步兵的拨叉,其每个分叉的剖面是倾斜的,目的应该是在拨弹盘的落弹口配合压弹片更好地产生向下的分力将子弹压入90°弯管。而这个斜面在子弹到达落弹口之前的过程中,同样产生了将子弹压向拨弹盘的分力。
锐角(传动角)越小下压分力越大平推分力越小,子弹受到拨叉接触处的摩擦力越大,拨叉对子弹的摩擦力矩阻碍子弹前滚,水平推力矩促使子弹前滚。
故传动角越小前滚力矩越小,当无法滚动时,摩擦力骤增很容易卡弹(新子弹摩擦力更大更容易卡)。
另外子弹在拨叉推动下,其实还有离心力挤压拨弹盘侧壁造成的摩擦力,弹仓内其它子弹对拨叉和拨叉中子弹的压力带来的摩擦力(所以完整测试尤其要加满子弹测)。

Demo2.jpg
如果你用了官方拨叉或者你设计的拨叉也有斜面,还有一种可能卡弹的情况是:拨弹电机轴刚度不够或拨叉机米螺丝不够紧,在拨叉推动子弹向前滚转的高杆过程中,子弹前滚时同拨叉接触处的摩擦力将拨叉逐渐抬高(导致电机轴被掰弯或机米螺丝松动),于是上图的锐角(传动角)逐渐变小最后卡住,这种情况尤其容易出现在子弹较少,拨叉只有一两颗子弹位于某一边的时候。所以在拧紧螺丝的同时还可以在拨弹电机轴上加几个垫片,这样一来可以增强对弯矩的抵抗(防掰弯,搞机之人必备技能哈哈),二来可以帮你直接确定拨叉的安装高度(通过垫片数量来调节),灰常实用。
另外对于球体而言当推力线垂直接触面且过球心时一定会卡住(相当于推墙面),由于拨叉对弹仓内子弹的搅动,这种情况有可能出现在拨叉和弹夹侧壁之间、拨叉和压弹片之间、弹夹内某些积聚的子弹之间等等。
到这我们已经可以得出设计顺畅拨弹机构的一些思路了:
①比如采用摩擦力更小的材料来制作拨弹盘(我们用了赛钢,还可以,大家可以试试铁氟龙);
②合理设计拨叉外形及拨叉相对拨弹盘的安装位,抬高拨叉相对拨弹盘安装高度,一方面增大水平推力对子弹滚动力矩的力臂,有助于增大前滚力矩,
另一方面拨叉装高能支撑起拨叉上方子弹,减少需要搅动的子弹数量(拨叉顶面尽可能跟子弹的高度平齐)。可以看一下,官方的拨叉就装得比较高。
也可以去掉拨叉的斜面,直接平推这样拨叉对子弹的后滚力矩会小很多。此时拨叉的平推力对子弹向落弹口的方向引导完全靠压弹片来实现了;
③减小拨叉推力面和子弹间的摩擦力,比如把拨叉的分叉做上轴承来推子弹,同样极大减小后滚力矩;
④合理设计压弹片弧面,在起到将子弹导向90°弯管作用的同时尽可能保证顺畅度,比如我们在压弹片上加了一个轴承,见下面的图(实物图见下一组图片);
⑤在落弹口上方加装塔簧或其他弹性构件,因为压弹片不需要做得特别大就可以有很好的导向作用,而塔簧也可以代替原本过大过高的压弹片来防止落弹口正上方的子弹下落(子弹下落可能会卡在压弹片和拨叉之间),官方原先的大压弹片虽然能挡住子弹,却可能产生新的卡弹点,而换成可以弹性形变的塔簧,能完美解决这个问题。当初参加热身赛看到官方这个改进感觉好机智有木有,以柔克刚的思想哦~
A1.jpg A2.jpg A3.jpg
至此我们大致搞定了拨弹的前两个过程,下面就是90°弯管了。
子弹在被拨叉推过压弹片送入拨弹盘落弹口的过程拐了一个将近90°的弯(可以适当扩大落弹口一侧以减缓拐弯角度),再经过下面的90°弯管,要拐第二个90°弯。
对于惯性发射方式而言,子弹是单颗前进,可以一路滚到摩擦轮,所以阻力极小,就算材料粗糙一点可能也不会有太大影响。
而对于预置发射,多发子弹累积后子弹相互间有摩擦、子弹和管壁间有摩擦,所以很难起旋,在90°弯管上基本是做滑动的,此时前级哪怕做得再顺,也会是前功尽弃了。
官方拨弹构件的表面处理工艺很好,非常光滑,但即使这样我们用官方步兵云台测试,在增大发射仰角时依然会出现卡弹(比赛前才启用,来不及细究是不是弯管的原因)。
这时候就是滚动大法好了,其实如果拨叉及其安装位置以及压弹片设计合理,你的子弹在过压弹片的时候就应该可以起旋了,
后面只要能让它继续滚起来,就摇摆摇摆随意嗨了,于是就想到了做一个轴承框架式的弯管,在保证连续滚动的同时引导子弹拐弯。

话说比完赛交流的时候,兰州理工的童鞋说偶然因为悬挂漏了阻尼液而随手在弯管里抹上了一点,结果发现不卡了,一个大问题就让他们这么给解决了哈哈,阻尼液虽然粘滞系数比较高,但好处也在此,抹上不会很快就流走,而且确实分离了接触面,只是此法每次比赛之前都要抹一点(Oh,Indian God Oil ?!)。既然已经比完赛了,我们还是讨论点一劳永逸的办法吧~

有童鞋可能会想,把弯管内部做大点可不可以,you can try it
弯管的作用首先是约束(引导),通常能做到紧凑地引导就不会考虑增大旷量,放宽通道意味着失去可控性(子弹在弯管内的排布可能变得随机,即使不卡也可能导致射速不均衡),
不由地想插句话,稳定和灵活真是对矛盾体啊(“不要方抱紧我”,PID如是说)。
好在我们确实在不做大弯管的前提下让子弹滚了起来,见下面的图。
A4.jpg A5.jpg A6.jpg A7.jpg A8.jpg A9.jpg
在90°弯管内一共加了7颗轴承,其中3颗从压弹片下方(不是图中的摆放位置而是实际的安装位置)开始,
依次逆时针螺旋递降,用于引导来自压弹片的子弹,然后再由下面四颗轴承将子弹引导出弯管。经过这一系列的改进,就有了前面视频里的效果。
图纸已经放在下面啦,至于为什么叫前列康大家自己想去吧233333。
另外对于不同的拨叉、压弹片、落弹口+前列康的组合,可能需要调整轴承的位置,所以前列康的图纸留了构图过程给大家,而不是step或者一个输入,够意思吧哈哈。
这几个轴承的位置,一方面需要分析,比如下面四颗,是子弹一定会经过的位置,可以大致确定,
另外三颗,需要配合你的拨叉和压弹片,找到起旋后的下一个承接点(仔细观察子弹经过拨叉后的起旋后方向和运动位置,不好观察可以直接3D打印一个90°弯管装上去,然后多打点子弹拆开看磨损点),以及后续的引导点,让子弹尽可能在里面连续滚动。
注:所用轴承为NMB MR52ZZ,尺寸2*5*2.5。

前面的工作做好以后,剩下的就是预置了。
上面截图的第一张和第三张伸出来的部分在分享的图纸里去掉了。那个本来是打算用橡皮筋来做预置的,因为我们的枪管上没做,而枪管设计得又比较薄弱不好改,就打算在90°弯管上面加,但是由于摩擦轮的遮挡从这里做橡皮筋预置会导致子弹并不能完全抵近摩擦轮,预置效果不理想,又跟上部的碳纤维板有冲突,后来就直接去掉了。
预置还是应从枪管上做,可以考虑微动开关的那种摆臂结构,用摆臂去阻挡子弹会比直动式的复进更合理,甚至你可以再加一颗轴承(有的微动开关上面直接就有个小滚子),画个简图如下。
PreSet.jpg
到这拨弹就差不多了,观众老爷们可能都看累了吧,辛苦辛苦。
其他一些卡弹的奇葩位置,无非也是推力过球心的锐角,甚至直接怼到接触面上了,合理设计一下就好。
另外还有一种情况,很少会碰上:如果你的弹仓是封闭式的(顶端加盖),要考虑加满子弹时拨叉搅动底部导致密堆积子弹的层高发生变化,堆得太死顶部会卡住,
这种情况可以在顶部加块海绵用来占据一定的空间(会减少一点弹容量),这样子弹被推高时就有空间可以运动啦,实质上是把弹仓的顶部变成柔性了。

总结一下
1、解决卡弹问题的核心思想就是降低构件摩擦力,变滑为滚,以柔克刚。
2、排查卡弹最简明的做法是不装后级,每做顺一个部分增加一个后级,逐级推到后面方可搞定。
比如测试从拨叉→压弹片环节,可以不装90°弯管,用手指堵住拨弹盘的落弹口感受子弹的下压推力跟拨叉的转动推力差了多少,差太多就说明不够顺。每一级都可以用手指来感受跟拨叉推力的区别以判断顺畅度。
另外后级构件的修改也可能对前级造成影响,修改后要注意多测试,多分析原因;
应该尽可能地精简机构,因为每增加一个构件都可能产生新的卡弹点。

最后
各位机械的童鞋,拨弹要是做得好,电机直接接电源满速转都不应该卡。卡弹就是机械的锅,请不要撇给电控
在合理设计拨弹机构,做好预置的前提下,电控就可以尝试加入拨弹电机的位置速度闭环了,再加上摩擦轮电调的速度闭环、机械上做好摩擦轮、提高整个发射机构的射击精度,你就可以拥有说点射就点射、说连发就连发、弹道稳定又不卡的MP5了。

Part2 带死点和急回的弹仓盖开合机构
B7.jpg
看了那么多字快吐了吧,再来看个视频先。


很多做了弹仓开合的战车都是直接用舵机驱动的,这样做当然是最简单的,但也有缺点:
由于没有死点,盖板的位置随时需要通过舵机来锁定,尤其是在战车前后、左右、转头的过程中舵机要时刻承受各种加速度造成的扭矩,舵机全程都在耗电、发热;
盖板和舵机之间仅通过舵机盘连接,而舵机盘上那圈脆弱的花键,很容易被磨损(尤其是小舵机的盘),同时舵机盘还承受着盖板悬臂梁带来的弯矩(战车颠簸时尤其严重),
看到有的童鞋用了大舵机,相对来说会结实一点,比赛中也确实可以用。

再来说说这个,做开合首先想到了大疆的大八轴S1000的起落架收放机构,然后就参照着Demo了一个机构运动图,再挨个零件画,做出来试了一下效果不错就把其他车也加上了。
其实就是个曲柄摇杆,当时手头没有合适的轴承,于是做得比较大,换成前列康里面的小轴承可以做再小些。更可以像电科那样直接用模型上用的球头铰链(杆端关节轴承),做成弹仓后侧壁上方俯仰开合的,十分精巧,能完全盖住弹仓。不像这个yaw方向的开合需要在侧面给机构运动留出缝隙。
从视频里可以看出,弹仓盖在打开、关闭状态,舵机断电后都推不动,因为有死点嘛,这样舵机只在开合的时候耗电,平常直接机械锁死。机构还有急回特性,给匀速输入,弹仓打开的速度是突然加快的,动起来比较好看。另外那根弹簧是用来辅助复位的,可以从视频里手推弹仓盖的效果看出来,这就像你拉柜子门,拉过一半后柜子门就会在弹簧作用下自己打开/关闭了,就这个意思。
下面是几张图,零件都是3D打印的。这部分就这样啦。
B1.jpg B2.jpg B3.jpg
B4.jpg B5.jpg B6.jpg

Part3 主控
除了梯形板上的功能还加了:
两路H桥,一路给拨弹电机,一路备用;
不算DBUS接收还留了两路串口,其中一路应队长要求加了CP2102,可以直接接视觉工控机的USB;
Timer1的1-4通道,用来控制摩擦轮电调、舵机、激光,插头是三排弯针的标准舵机接口。

接插口尽可能放到了一起,方便调试插拔。
步兵和基地是够用了,超级步兵和未上场的英雄各用了两块...
板子尺寸65*50mm,装上壳子稍微大点,70*55*16mm(高度16没加亚克力顶盖)。
外壳还是挺有用的,据说去年一颗螺丝松了掉到板子上导致严重短路,把我们一位脾气特好的大腿都给惹生气了...
C3.jpg C5.jpg C2.jpg C7.jpg

后记
洋洋洒洒这么多,观众老爷们辛苦了,希望能对大家有所帮助。水平有限不妥之处欢迎批评指正。
参加比赛的日子真是美好又难忘,交了好多朋友,经历了好多故事也得到很多收获,希望能在这里也认识几个朋友,欢迎留言讨论。
最后向比赛时候一个来借电烙铁的童鞋道歉,当时队友给你的是我自己的烙铁(最后一张图右上角那个),已经被队友用得保护外皮脱落了,我当时发现后直接就说不借态度比较强硬,抱歉,那仅仅是爱护工具造成的冲动,完全不是针对你,如果看到望谅解






















RM前列康.zip

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RM弹舱开合.zip

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RM主控.zip

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RM主控外壳.zip

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中尉Emptyy
 楼主| 2016-10-1 16:44:03 显示全部楼层
本帖最后由 Emptyy 于 2016-10-1 18:10 编辑
桂电-李达来 发表于 2016-9-30 02:17
嗯,拨弹那个其实是我原创

瓦奥,你说这话的意思是我们不是原创,而是到了比赛现场看了你的创意然后连夜山寨出来的吗?
话说DJI刚出的Mavic Pro其实也是你原创的吧?
你是在韩国长大的吗?!?!    233333

你原创的你怎么没发帖子开源?
大家自己看看吧,还有前面的回复,不多说了233333
非常欢迎自称其实是原创又没有进行开源的人来此开源贴怒刷存在感,欢迎

更新:看到这哥们发的他的方案了,拨叉跟官方补给站神似,压弹片做得也跟我们不一样,弯管未做任何改动,因此只是做顺了部分环节,解决不了预置发射的卡弹问题。
不明白他怎么好意思在本帖说这是他的原创,各位自己判断哈哈哈






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中尉Emptyy
 楼主| 2016-9-15 12:48:43 显示全部楼层
本帖最后由 Emptyy 于 2016-9-15 12:53 编辑
桂电-李达来 发表于 2016-9-15 12:23
盖子那里完全没有必要。
1、舵机减速比挺大,几乎都有自锁了,不会有很大电流。
2、嫌盖子惯性大,就不能换 ...

我发出来只是分享,通篇只分析了固有利弊,没强调什么必要性。
怎么做因人而异。
奥迪是车,奥拓也是车,看买车的怎么选。
谁要把盖子做成10个厚的铝板估计基本智障,不明白你牛逼哄哄想表达什么。
对于我这种车主,就算盖板轻到没有质量也不会用舵机直驱。
别人怎么做也看他们想开什么样的车,虽然我辛辛苦苦写了这么多,回复的很少,但对于一棒子打死来误导观众的不如别回复

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上尉桂电-李达来
2016-9-15 12:23:53 显示全部楼层
盖子那里完全没有必要。
1、舵机减速比挺大,几乎都有自锁了,不会有很大电流。
2、嫌盖子惯性大,就不能换轻一点的材料吗?非要搞10个厚的铝板当我没说。
3、花键的问题同上。反正我们的都好好的。

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中尉Emptyy
 楼主| 2016-9-15 10:55:33 显示全部楼层
中秋快乐,感谢各位顶帖的童鞋~
后面再不给力我要设置回复可见了

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中校chencailee
2016-9-13 08:11:51 来自手机 显示全部楼层
太棒了,感谢分享,特别是思路和经验,非常好啊

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少尉旅行布丁
2016-9-14 18:02:34 显示全部楼层
顶一个~~
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上士追风的猫咪
2016-9-14 18:34:59 显示全部楼层
好文,顶起~~
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少尉670447360
2016-9-14 21:42:59 显示全部楼层
交大学长好棒,对门小西理顶一个

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上尉noein
2016-9-15 11:28:44 来自手机 显示全部楼层
666666666谢谢分享好东西

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下士zhang123456
2016-9-15 11:49:27 显示全部楼层
6666,太棒了!!!

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