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曾是一名玩具設計師，擅長機器人、電氣和機械工程領域。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，特別是使用了LSB 3D Printers的1.2毫米噴嘴來制造大型結構部件。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構部件

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動每個球輪，從而實現(xiàn)側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建球平衡機器人，因此我認為我們的首要任務是實際構建它，以觀察它是否能夠正常運作�！�

△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。在測試運行中，成功實現(xiàn)平衡標志著一個重大成就，盡管仍需進一步調整PID參數(shù)以優(yōu)化整體性能。這些調整對于確保全向球輪自行車的順暢運行至關重要，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打印技術創(chuàng)新設計中的關鍵應用

該自行車的設計和構造涉及大量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（SLS）技術來制造這些復雜部件，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，以獲得對自行車結構完整性至關重要的定制鋁制部件。

△測試全向球輪自行車

3D打印技術的使用不僅加快了原型的制作速度，還便于進行必要的調整，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速度更快的電機驅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計和技術的新領域。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在復雜項目中的實際應用潛力。