James Bruton推出3D打印全向球輪電動自行車

2024年2月2日，南極熊獲悉，活躍于YouTube的自媒體創(chuàng)作者James Bruton最近公布了自己的最新項目——全向球輪電動自行車。

△3D打印全向球輪電動自行車渲染圖

James Bruton曾是一名玩具設(shè)計師，擅長機器人、電氣和機械工程領(lǐng)域。這款全向球輪自行車采用兩個剛性球輪保持平衡，并能夠向任何方向移動。為了制造這輛自行車，Bruton廣泛利用了3D打印技術(shù)，特別是使用了LSB 3D Printers的1.2毫米噴嘴來制造大型結(jié)構(gòu)部件。LSB 3D Printers是一家專門提供高精度3D打印解決方案的公司。此外，他還從3D打印材料供應(yīng)商3D Fuel采購了線材，以確保這款自行車的耐用性和功能性。

△Lulzbot 3D打印機正在制造全向自行車的結(jié)構(gòu)部件

解決全向自行車工程難題

開發(fā)全向自行車項目面臨著巨大的工程挑戰(zhàn)，尤其是在實現(xiàn)穩(wěn)定平衡和精確控制方面。James Bruton 通過集成三個全向輪來驅(qū)動每個球輪，從而實現(xiàn)側(cè)向滑動和前后推進的能力。然而，初始原型遇到了車輪打滑和球輪旋轉(zhuǎn)不一致的問題。為了解決這些問題并提高穩(wěn)定性，Bruton將車輪的方向調(diào)整了90度，并且僅對其中兩個輪子提供動力。他解釋道：“我之前從未嘗試過使用這種方向的輪子來構(gòu)建球平衡機器人，因此我認為我們的首要任務(wù)是實際構(gòu)建它，以觀察它是否能夠正常運作?！?br />

△全向球輪電動自行車的車輪

此外，為了減輕靜電對電機性能的影響，Bruton實施了接地技術(shù)。在測試運行中，成功實現(xiàn)平衡標志著一個重大成就，盡管仍需進一步調(diào)整PID參數(shù)以優(yōu)化整體性能。這些調(diào)整對于確保全向球輪自行車的順暢運行至關(guān)重要，特別是在面對各種地面條件時。

△James Bruton為全向球輪自行車提供動力

3D打印技術(shù)創(chuàng)新設(shè)計中的關(guān)鍵應(yīng)用

該自行車的設(shè)計和構(gòu)造涉及大量3D打印部件，這些部件不僅尺寸大而且精度高，用于支撐相隔120度的全向輪。Bruton利用選擇性激光燒結(jié)（SLS）技術(shù)來制造這些復(fù)雜部件，這種方法無需昂貴的模具即可確保高精度。另外，他與一家專注于印刷電路板和增材制造的制造商PCB Way合作，以獲得對自行車結(jié)構(gòu)完整性至關(guān)重要的定制鋁制部件。

△測試全向球輪自行車

3D打印技術(shù)的使用不僅加快了原型的制作速度，還便于進行必要的調(diào)整，從而促進了開發(fā)過程中的迭代改進。展望未來，Bruton計劃通過整合先進的傳感器和響應(yīng)速度更快的電機驅(qū)動器來升級自行車的電子系統(tǒng)，以進一步提升它的平衡性和控制性能。同時，他還在著手添加車把和車座，旨在進一步改善用戶體驗和騎行性能。他樂觀地表示：“這將會非常棒”，并相信這款電動自行車有潛力徹底改變個人出行方式。

通過記錄他的制作過程并在互聯(lián)網(wǎng)上享這些挑戰(zhàn)，Bruton不僅推動了自己項目的進展，還激勵了一群制造商和工程師去探索設(shè)計和技術(shù)的新領(lǐng)域。他的工作為3D打印社區(qū)提供了一個寶貴的資源，同時展示了這種技術(shù)在復(fù)雜項目中的實際應(yīng)用潛力。