兩段式履帶越障底盤

李凱悅

履帶式底盤的應用十分廣泛，常被用于坦克、挖掘機等重型載具上，以充分發揮承重大、地形適應度高、驅動力大等優點。然而，傳統履帶式底盤的越障高度會受履帶高度限制，面對落差極大的極端地形，無限制地提高履帶高度顯而易見是不現實的。因此，我提出了兩段式履帶越障底盤的想法，并嘗試實施。

通過努力，我成功做出了基于VEX機器人零件的模型，試驗并取得了初步的成果。

此模型分為四大部分：前半部、后半部、抬升臂以及連接臂。在設計上，最為重要的連接臂部分，我采用了鏈條傳動的方式以保證前半部和后半部始終保持平行，這是為了在翻越障礙時不從障礙物上方滑下。在搭建過程中，我也曾考慮過使用平行四邊形連桿結構，但考慮到抬升過程中上下兩桿可能會擠在一起，限制前半部分抬升高度，而且這種設計占用空間較大，最終沒有選擇。

另外，抬升臂動力的提供方式上，我一開始采用的是馬達直連的方式，后發現馬達力量不夠，便減小了傳動比。但如此改進后我又發現了新的問題：由于前半部過重，抬起后如果馬達不繼續提供動力，前半部便會下落，不能保持正常位置。而如果讓馬達繼續以小馬力轉動的話，盡管能使前半部保持在正常位置不下落，但是馬達會在短時間內快速升溫，甚至燒壞。對于這樣一個棘手的問題，我的解決方法是采用蝸桿、齒輪傳動。蝸桿、齒輪傳動的特點就是只能由蝸桿帶動齒輪、而不能由齒輪帶動蝸桿。這樣做既能防止前半部下落，又能提供較小的傳動比。

在細節上，由于VEX金屬零件的孔是方形的，且邊長大于螺絲直徑，直接用螺絲固定會造成滑動，進而引起很大的誤差。所以我大量使用了軸承片，因為軸承片是一種帶孔塑料零件，每個孔直徑和螺絲相同，且在孔周圍有四個突起用來嵌進方空以固定，最大限度地減小了誤差。為了防止底盤前半部抬起后底盤前傾，需保證重心保持在后半部，于是我將后半部設計的比前半部稍大一些，將控制器、電池等物品安排在后半部，甚至使用大螺母進行配重。

關于此底盤越障的步驟，大體可分為前半部分抬起、行進至障礙物前、前半部分下壓、越過幾個步驟。

這種底盤盡管功能已較為完善，但仍舊有很大的改進空間。目前我主要提出了如下幾種想法：第一，馬達的數量應增加，以提高越障的速度；第二，本底盤目前雖然結構較為簡潔，但可維護性較差，如果出現故障，維修起來很不方便，可以嘗試模塊化等方法提升可維護性；第三，抬升臂和連接臂可以升級為可伸縮型，以進一步提高越障能力。

責編/劉成成