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工作人员RM圆桌
2019-1-17 11:49:50 显示全部楼层

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圆桌时间:2019年1月18日(周五) 19:00-20:00
圆桌嘉宾:@何东流(论坛昵称:何东流

温馨提示:
在直播期间,大家可以直接移步至论坛技术交流版块,直播墙会自动实时更新内容。

在前20分钟内,为主持人嘉宾对话时间,这段时间内嘉宾是不会回答其他参与者的问题的,大家可以在后面40分钟的自由问答时间内提问。

参与本期活动的网友,我们将挑选出一位优秀提问者,奖励3510电机(8成新)

电机.jpg


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1、  底盘的重要性体现在哪里?
底盘是承载云台和上层结构的主体结构,结构设计会影响以下方面
a、  嵌入式参数是否好调(不合适的长宽比,或者轮子触地不太良好等情况,都会导致嵌入式参数很难找到合适的参数,或者说车体很难跑直线,车体的速度很难提升)
b、  车体运动操控感是否良好(过软的悬架会导致车子在平移时候有太过明显的侧倾现象,抗点头角如果设置不合理,会使得车在起步和刹车时有明显的点头和抬头的现象,这些都会影响操作体验,如果没有悬架,当车轮压到子弹时候会有突然的抖动,四轮不着地)
c、  高烈度比赛下寿命是否足够(车身刚度和强度不足,或者结构设计不合理,会导致在比赛中出现车架断裂,变形等现象)
d、  上下坡时能否避免轮子不着地的[url=]尴尬局面[/url](当悬架行程设置不足时,或底盘离地高度不足时,会导致出现在某些坡度,车轮无法触地的情况)

2、  在比赛里,你见过多少种底盘设计?大致可以怎么划分?
根据悬架的方式可以分成双a臂独立悬架、麦弗逊独立悬架、纵臂悬架、非独立悬架等等
从结构上来分有双层板结构和框架结构两种。

3、  如果是你来设计,针对不同兵种,你会怎么设计底盘?
分析不同需求,例如,工程需要上岛、步兵需要飞坡、英雄几乎只在较平坦的地面走。且英雄尺寸明显较大,那么很明显,英雄不需要做长行程的悬架,而步兵对此就有比较强的需求。

4、  底盘设计过程中,最应该注意,或者说最应该避免犯的错误是什么呢?
1、不分析清楚需求,过分追求设计的炫酷,导致做了一堆无用或者不可靠的设计。这是一个新手常见的毛病
2、不考虑结构强度,在一些受力比较大的地方使用简单的方式做,如对于英雄底盘,用一层的铝型材来搭,然后辅助3mm4mm碳板来加固,想通过材料厚度来弥补强度不足,这个本事就是非常不合理的思路。应该是通过结构的设计来增强效果而不是堆材料。
图片 1.png
如图的英雄,整个底盘是一层框的结构,然后所有模块往这一层上装,通过板材厚度增加结构强度,其实今年装甲支撑架A型上下均有固定孔,可以很好地作为上下两层的连接柱来固定(在如图所示的位置,用装甲支撑架的上平面设计第二层框,整体车架变成立体的结构。)
2.png
3、图省事,不好好使用结构件固定,大量使用AB胶、热熔胶、扎带(RM三宝)等来固定,尤其是对于传感器的固定
4、不注意线材的整理、对于线材没有预留线材的固定位,不注意保留线材更换的空间。
5、不注意装配的顺序,经常坏了一个东西,或者动一个传感器要拆掉大半个车。

5、整个底盘的设计流程应该是什么样的?

整个底盘的设计流程

一、 分析需求(重点!重点!重点!)
刚性需求
1、  整体尺寸限制是多少(比赛规则限制、车体长宽高限制、装甲安装限制、RFID离地高度限制等)
2、  比赛场地环境是什么样(比赛场地参数、车体的通过角是多少、车体离地高度需要多少)
3、  车体结构限制(为了飞坡,装甲必须收缩到轮子以内保证向下时轮子先触地、电池要能插拔、要能安装传感器例如摄像头、传感器的视觉范围不能遮挡)
性能需求
1、  重心位置尽可能低
2、  簧下质量尽可能小
3、  悬架行程尽可能大
4、  整车刚度进可能高
5、  装配尽可能简单
6、  云台范围尽可能大

二、 整体布局
为了实现我们刚刚列的需求清单我们要开始进行整体布局,第一步是要画出自己设计的硬件框图。
3.png
根据我的需求,从强到弱。我们进行了这样的布局
1、  先考虑整体结构是用什么样的形式,是两层板的夹心结构,还是框架结构。然后把我们所需要的部分一块一块放上去,例如,各裁判系统模块、云台位置、电池位置、传感器位置。大致清楚那一部分多大体积在哪个地方。如图
4.png
5.png
2、  然后确定刚刚设定的参数、车体离地高度多少、通过角多少、车长车宽,轮距轴距大致多少。
3、  确定各模块的固定方式,就是这一块和那一块是怎么连接的,大致从哪边往哪边固定,这个过程一定要考虑拆装方不方便、维修方不方便。一些地方插拔线方不方便、指示灯能不能看得到

三、 参数计算
这一阶段千万不要急着细化模型,先开始做些我们需要的参数选型
1、  计算电机到轮子的传动比(现在的电机功率、转速、扭矩是否满足需求)举例如下
6.png
已知3508电机转速最高8000转/分,减速比1比19
电机直连转速420转/分,轮子直径152mm
计算轮子周长0.48m,计算得到车速最大3.36m/s。其实略低于要求。
计算起步加速度,根据3508电机峰值扭矩5Nm。轮子半径76mm,估算时暂时忽略轮子转动惯量的影响,得到起步加速度16m/s²  
明显起步加速度过剩了,实际达不到这么大的起步加速度,轮子会打滑,所以选用一个2比1的减速比,这样最大速度6.8m/s 起步加速度8m/s²  较上一组更为合理。
但以上数据只能作为初步估算,实际情况不管是最大速度还是起步加速度均达不到要求的数值。实际更精确的计算,需要引入更复杂的数学模型,例如把3508电机的转速转矩曲线输入电脑,精确计算起步0.5s(示例)内平均的起步加速度

2、  设计悬架的线框图(用简单的线框来代替复杂的零件、利用几个已知的参数、如避震器行程、初始结构尺寸等、用草图拖动,确定悬臂长、转轴位置等)
7.png
3、  大致计算抗点头角,为悬架设计留出调整范围。

四、 详细结构设计
这一块没法细说,总体而言就以下几点
1、  干涉问题一定要注意,尤其是螺钉头等不注意的地方容易干涉
2、 拆装更换有没有留出足够的操作空间,尽量不要使用特殊工具(L型螺丝刀、钳子等)
3、  零件是不是都是可加工的状态,有没有留圆角或者倒角。
4、  有没有受力很不合理的地方,如果有需要进行一些初步的仿真估算。尤其是轴、杆等脆弱的地方
5、  零件的加工能不能简化,某些方面少加工一些面,车掉很大部分的零件能不能拆分成几个
6、  尽量使用销钉,定位柱来进行定位,少使用螺钉进行定位
8.png

五、 外观设计
在满足结构设计的情况下,尽可能加入一些工业设计的元素,让自己的车更好看。

六、 bom表和图档整理
9.png

6、底盘在爬坡的时候会出现偏移,就做一种平行四边形运动,这种情况怎么解决?
麻烦这位同学描述一下具体情况,我不是很懂什么意思

7、焊接的底盘 然后4个轮子不在一个平面怎么办?
这种情况就是悬架的意义所在,一般焊接的底盘框架因为本身精度和热变形的原因都很难保证平面度,尤其针对英雄这种尺寸比较大的。这个时候可以在四个轮子下面放四个一模一样的称,然后调节悬架的压缩量,保证四个轮子的压力差距不会太大。之前在比赛中四个轮子压力是10/10/5/5  经过调节后可以调整成7/7/8/8。
当然四个轮子压力本身是由车体重心布局决定的,把整体重心设计平衡是保证轮子抓地力差距不大的根本。

8、请问什么样的效果算是比较好的减震效果?
最简单直接的测试方法是把整车拎起来300mm左右然后自由落体,观察减震吸收冲击后复原这个过程,如果车身下沉一次回弹一次就停止说明阻尼选择合适,如果下沉一次回弹然后又下沉了,则说明弹簧太软了,如果车身下沉量很小,则说明弹簧刚度太硬。

9、如何增加步兵抗抬头点头的能力?
抗点头能力的是由设计抗点头角决定的。

10、问一下底盘支架最好用什么材料?是铝的还是刚的?
具体用什么材料跟受力是分不开的,个人决定支架这种用铝是完全足够的,但是如果存在体积或尺寸限制等,用钢也可以,只是自己做好强度的估算,减重孔设计合理即可。

11、英雄车为了提升自己的通过性能,比如说通过资源岛旁边的斜坡,底盘的设计需要综合考虑哪些因素呢?有什么需要特别注意的地方呢?
参考我写的设计流程,先分析,需要多高的离地高度,然后多大的通过角,这两点都是之前初步确定的参数。特别注意的点是要预留好避震器的行程。

12、对于大型机器人(英雄、工程),其整体框架的设计除了使用铝方管焊接以外还有别的好方法吗?如何解决铝方管框架在使用了一段时间后老化、形变的问题?如何增加其可维护性?
个人觉得,今年英雄应该努力方向是做小做紧凑,然后把运动性能提上去,所以此时尺寸小了之后不是非用铝型材焊接,当然如果之前的英雄尺寸的话,应该还是铝合金型材焊接工艺更为合理。

13、关于减速比这一块,刚刚说的是用同步带轮进行一个1:2的加速,我觉得要是能够有1:12的减速箱直接装上去还是方便一些。这一块东流哥有考虑过吗?
这个其实跟减速箱设计本身也有关系,供应商不一定有1比12的行星减速箱的模具,其实我们的1比19减速箱是2级减速箱,如果没记错应该是一级3.7和一级5.2左右串联得到19。如果想要1比12的减速箱可能需要另外找供应商,再说使用同步带传动本身,也有其他考虑,比如改变电机的布置位置,减小簧下质量等作用。

14、最开始发的那个英雄可以去补给站补弹吗?会不会太高?看起来是双云台?
规则问题不再回答了。

15、为了增加底盘的稳定性,可能会通过降低高度来解决,这个高度范围咱们有过相关实验吗?或者说这个方法可以,但不必须。
其实针对车体重心来说,永远是越低越好,重心高度只影响了最大起步加速度和刹车加速度。也就是说,哪怕你设计不合理,也可以通过跑慢一点来解决,所以这个问题是机械设计上尽可能降低重心,嵌入式配合计算最大不翻车加速度。这一块的内容也有同事做过类似分析。

16、哨兵底盘为了能弹性适应轨道的微形变有什么好方法吗?能按分类讲解一下吗?哨兵底盘怎么应对轨道的误差?
适应轨道的话还是要做用一个轮子通过弹簧或其他弹性结构压紧轨道侧壁的方式,这个有做过实验室OK的

17、哨兵可以采用磁悬浮形式不?
磁悬浮的话,鼓励大胆尝试,我们会非常欢迎你把做出来的结果总结寄给我们学习。

18、底盘不可以走直线是什么原因?怎么保证走直线?
不走直线可能原因是底盘轮子对地压力差距过大,电机起步存在问题,某个减速箱工作阻力不正常,pid调节不合适等等原因

19、增加底盘的强度有什么方式?
增加底盘强度,最好的办法是避免平板式的结构设计,尽量讲整体设计成框式结构,这次装甲支撑架A型上下均有固定孔,就是为了可以将他当成一个很好的支撑架,节约重量。

20、我们学校有一个大佬,他想用巴沙木做机器人(貌似是想做框架),请问东流哥这可行吗(我们怕他翻车啊(尴尬))
巴沙木我还真的没用过,不过木质结构的话,对螺钉应该非常不友好,不知道如何设计连接结构,榫卯么?不过还是非常鼓励这种材料上的创新设计。可以快速做一些小实验就可以验证了,用四个电机带轮子固定到木板上,跑一跑试试。

21、大哥觉得车的底盘做到什么程度算特别好了呢?
悬架行程长、离地高度合理,整车布局紧凑,布线清楚,重心位置合理,有考虑抗点头设计。整车质量较轻。

22、像英雄、工程这些重心偏高的的机器人的悬架有没有必要将独立悬挂加入平衡杆来牵制左右两侧悬架行程关系避免侧倾呢?
不错,非常鼓励尝试,我觉得是很有必要的,不够建议做些计算,因为重心太高的话,有可能会导致防倾杆刚度过高,最后独立悬架和非独立悬架差距不大了,总体来说做防倾杆会有效果,但也有代价,通过计算取一个能接受的平衡点就好了。

23、官方步兵车能改成英雄吗?缩小到这个尺寸可不可行?
我觉得在官方步兵600 600的尺寸下轮距轴距稍稍加大,应该是可以实现英雄的功能的,毕竟今年不用上岛了,这个设计就是为了引导大家提高英雄的机动性。

24、请问如何设计抗点头角?能详细讲一下吗 谢谢!
之后具体分析再上传一个文档吧,抗点头角要根据重心高度来调整,所以要预留一些调整空间。

25、框架结构要怎么保证误差链最小呢?
跟设计还有装配有关系,其实大家有思考过么,装一个框架到底需要多少的精度?还有就是要多使用定位销,在分享的文档里有,那个是赠送给新参赛队的步兵,半桥就是用了销钉来定位平板的位置

26、1 重心位置尽可能低;2、簧下质量尽可能小,这两点不太清楚,请何高工帮忙解释一下(*-*)
重心位置决定了你在起步加速时,前后轮荷的转移,重心越高,轮荷转移就越大,此时车表现点头和抬头的现象就越明显。所以你看F1方程式赛车的车身几乎是贴着地面的,有一部分就是这个原因。而簧下质量是指悬架以下运动部分的质量,簧下质量和簧上质量的比值,决定了车身的偏频,也就是车身的固有频率,这个越小,则车身面对小震动的抵抗性能越好。

27、请问实测飞过断桥大概需要多大的速度?
这个没测过,应该跟车身质量有很大关系,没法直接量化

28、请问如何解决英雄的地盘减震问题?
请问解决英雄减震什么问题?(提问要具体哦)

29、我想问问在车子做出来之前怎么样让程序员提前去写程序?
给他硬件框图,然后让他把电机什么连好,控制逻辑搞对,具体参数不用急着调。具体让他怎么工作,那我也无能无力。做这个比赛不能光靠催啊,也要自觉想想自己能做些什么提前点进度。

30、哈工大的工程月球车底盘有没有什么缺点,可以简单说一下吗?谢谢
没研究过。。。。。回头我看看跟大家讲。

31、想问一下官方有没有对哨兵在变速运动过程的由于惯性带来的晃动进行过研究?是保证质心在轨道中央好还是靠机械限位来保证晃动幅值?
这个好像不是底盘分析方向,这个我确实没接触过。

32、请问有没有好用的减压阀推荐!气流量比较大的那种。
这个没使用过具体牌子。

33、存在这样一个问题,双A臂悬挂的弹簧位置问题:
经过计算,发现若悬挂弹簧越接近垂直,则角度变化带来的弹簧长度变化越小(设该相关变化率为dl/dθ),但初始压缩量越大;反之,若越接近水平,则角度变化带来的弹簧长度变化越大,但初始压缩量越小,请问应该如何权衡初始压缩量和变化率(dl/dθ)之间的关系?
15.jpeg
好问题,你的设计思路有些局限,比如可以通过如图的固定杆,改变了避震器的力臂,可以从一定程度上改变你说的变化率的问题。第二弹簧初始压缩量,应该是从避震器行程开始,你底盘静止时应该停在避震器行程的中间或者偏下一点(预留更多的压缩行程,少一点伸长行程)然后根据文档分享中的线框图,确定固定点,或者添加摇臂,来改变避震器行程的最高位和最低位。这样变化率就可以按照自己想要的方向设计了。

34、视频里,步兵过断桥落地后对电机有伤害吗?
1234.gif

很明显视频里因为用旧车,所以装甲前凸,然后飞坡的时候装甲先触地,这个给大家一个提醒是比赛中不要出现这样的设计,然后独立悬架的底盘图里把悬架做了一个前倾的设计,目的就是为了将装甲收到轮子范围以内。其实对电机还好,因为电机没有直连轮子,冲击是由轮子吸收的。

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下士何东流
2019-1-18 20:00:03 显示全部楼层
问题27、哈工大的工程月球车底盘有没有什么缺点,可以简单说一下吗?谢谢
没研究过。。。。。回头我看看跟大家讲

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下士何东流
2019-1-18 19:59:28 显示全部楼层
问题26、我想问问在车子做出来之前怎么样让程序员提前去写程序
给他硬件框图,然后让他把电机什么连好,控制逻辑搞对,具体参数不用急着调。具体让他怎么工作,那我也无能无力。做这个比赛不能光靠催啊,也要自觉想想自己能做些什么提前点进度。

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下士何东流
2019-1-18 19:53:31 显示全部楼层
问题22、框架结构要怎么保证误差链最小呢?
跟设计还有装配有关系,其实大家有思考过么,装一个框架到底需要多少的精度?还有就是要多使用定位销,在分享的文档里有,那个是赠送给新参赛队的步兵,半桥就是用了销钉来定位平板的位置

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下士何东流
2019-1-18 19:41:46 显示全部楼层
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上等兵TrainSWAT
2019-1-18 19:29:38 显示全部楼层
何高工你是单身吗?

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下士hcbkj
2019-1-19 21:26:36 显示全部楼层
请问帖子里说的文档在哪里下载啊

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上等兵zenghongtai
2019-1-18 20:26:34 显示全部楼层

加一                        

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上等兵喵喵喵?
2019-1-18 19:58:18 显示全部楼层
谢谢何高工

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下士何东流
2019-1-18 19:57:46 显示全部楼层
问题24、请问实测飞过断桥大概需要多大的速度?
这个没测过,应该跟车身质量有很大关系,没法直接量化

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下士何东流
2019-1-18 19:50:05 显示全部楼层
问题19、像英雄、工程这些重心偏高的的机器人的悬架有没有必要将独立悬挂加入平衡杆来牵制左右两侧悬架行程关系避免侧倾呢?
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工作人员RM圆桌
 楼主| 2019-1-17 14:45:02 显示全部楼层
我要自己做沙发

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版主快拆小分队
2019-1-17 14:45:45 显示全部楼层
主持人自己支持下!

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中士小T
2019-1-17 16:21:40 显示全部楼层
占楼,占楼
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上士ZhuoYuY
2019-1-17 20:19:22 显示全部楼层
为何高工打call!

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版主快拆小分队
2019-1-18 11:05:27 显示全部楼层
大家有疑问可以提哦!

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下士ye1234
2019-1-18 12:44:47 显示全部楼层
主持人自己支持下

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上等兵猫鱼与于语
2019-1-18 14:55:08 显示全部楼层
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下士转身即陌路
2019-1-18 16:24:00 显示全部楼层
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下士iris
2019-1-18 17:36:31 显示全部楼层
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