基于藍(lán)牙遙控的一種小型履帶車結(jié)構(gòu)設(shè)計

施炎，李康

（重慶交通大學(xué)，重慶 400074）

近年來，隨著技術(shù)的不斷發(fā)展以及創(chuàng)新水平的不斷提高，涌現(xiàn)出無數(shù)基于遙控技術(shù)發(fā)展起來的產(chǎn)品，現(xiàn)生活中比較常見的有無線遙控小車和無人機(jī)這兩類產(chǎn)品，人們可以借助無人機(jī)或遙控小車代替人們針對比較危險或者人不方便進(jìn)入的環(huán)境比如高污染區(qū)、災(zāi)害發(fā)生區(qū)以及其他的未知環(huán)境進(jìn)行相應(yīng)作業(yè)。一方面提高了人的安全性，另一方面降低了工作難度，從而提高了效率。它們雖在運(yùn)行結(jié)構(gòu)方式上存在較大差異，卻能夠優(yōu)勢互補(bǔ)，并在軍事領(lǐng)域和民用領(lǐng)域發(fā)揮著重要作用。

本次設(shè)計了一種基于藍(lán)牙控制的可攜帶網(wǎng)絡(luò)攝像頭及傳感器的履帶型小車，網(wǎng)絡(luò)攝像頭可以將傳感器顯示屏上的數(shù)據(jù)信息以圖像的形式傳輸。無線遙控小車最早源于美國，在20 世紀(jì)我國開始了對遙控小車的研究?，F(xiàn)在主要可以通過藍(lán)牙、紅外、射頻等方式對小車進(jìn)行遙控。其中，藍(lán)牙可以實(shí)現(xiàn)在多個設(shè)備之間的進(jìn)行信息傳輸，實(shí)現(xiàn)信息共享，這是它的一大優(yōu)勢，另一方面，它的不足主要在于傳輸距離上的限制。相信隨著技術(shù)的發(fā)展，這一問題可以得到解決，并會在未來得到更廣泛的應(yīng)用。

1 結(jié)構(gòu)設(shè)計方案

圖1 總體結(jié)構(gòu)示意圖

該履帶車底座7 主要用來裝載步進(jìn)電機(jī)，驅(qū)動器、攝像頭等電子設(shè)備，主動輪6 通過聯(lián)軸器與步進(jìn)電機(jī)軸直接相連，主動輪與履帶采用節(jié)銷式嚙合傳動。張緊輪4 可以控制履帶的松緊程度，支承輪一方面可以起到支撐整個車座的作用，一方面可以可以撐住履帶，防止履帶因過于下垂不利于傳動。

2 結(jié)構(gòu)參數(shù)計算

（1）質(zhì)量計算。主要部件質(zhì)量參數(shù)：履帶1.5kg/個，步進(jìn)電機(jī)1kg/個，一個驅(qū)動器0.5kg/個，驅(qū)動輪、張緊輪、支撐輪共計500g，

設(shè)總質(zhì)量為M，則M=1.5×2+1×2+0.5×2+0.5=6.5kg。

（2）履帶寬度計算公式：

取B=39mm。

（3）履帶軌距公式：

(4)履帶支撐面長度L0。通常情況下,履帶接地長度L0和履帶軌距b 的比值，即。

（5）驅(qū)動輪設(shè)計。根據(jù)鏈條標(biāo)準(zhǔn)GB/T 1243-2006,選取05B 滾子鏈，采用節(jié)銷式嚙合傳動，因小車的實(shí)際轉(zhuǎn)速要求不高，驅(qū)動輪齒數(shù)可以為偶數(shù)20，為減少工作應(yīng)力，驅(qū)動輪工作面最好為凹型。

驅(qū)動輪節(jié)圓直徑：

（6）電機(jī)驅(qū)動力矩（圖2）。

圖2 小車斜坡爬行受力示意圖

F 為總阻力；f 為滾動阻力系數(shù)；θ 為最大設(shè)計坡度角。

以干混凝土地面為例，f=0.05,θ=30°則

總驅(qū)動力矩

因為小車是雙輪驅(qū)動，所以電機(jī)轉(zhuǎn)矩

結(jié)合實(shí)際情況同時為保證足夠的驅(qū)動力矩，可選用轉(zhuǎn)矩為0.55N ? m 的步進(jìn)電機(jī)。

3 藍(lán)牙遙控及信息傳輸方案

圖3 方案示意圖

以STM32 單片機(jī)為控制核心，通過藍(lán)牙模塊接受手機(jī)傳輸過來的控制信號實(shí)現(xiàn)對兩個步進(jìn)電機(jī)的正反轉(zhuǎn)控制，通過步進(jìn)電機(jī)的正轉(zhuǎn)和反轉(zhuǎn)實(shí)現(xiàn)小車的前進(jìn)、倒退、轉(zhuǎn)彎和停止。網(wǎng)絡(luò)攝像頭可以通過無線網(wǎng)絡(luò)與客戶端實(shí)現(xiàn)共聯(lián)，方便地將小車的周圍環(huán)境畫面?zhèn)鬏數(shù)娇蛻舳松?，以便對其進(jìn)行控制。傳感器的信息將通過藍(lán)牙模塊直接傳輸至客戶端上。經(jīng)過調(diào)試，小車可以進(jìn)行正常地行駛和工作。

圖4 實(shí)物圖

4 結(jié)語

本文設(shè)計了一種基于藍(lán)牙控制的無線遙控小車，對小車的結(jié)構(gòu)參數(shù)進(jìn)行了計算，并使其結(jié)構(gòu)能夠較好的容納步進(jìn)電機(jī)，驅(qū)動器和裝載傳感器和和攝像頭等設(shè)備；并利用STM32 單片機(jī)編制出小車的藍(lán)牙控制程序，實(shí)現(xiàn)了對小車的遙控，并通過藍(lán)牙將傳感器檢測到的信息傳至客戶端口。