基于藍牙遙控的一種小型履帶車結構設計

施炎，李康

（重慶交通大學，重慶 400074）

近年來，隨著技術的不斷發展以及創新水平的不斷提高，涌現出無數基于遙控技術發展起來的產品，現生活中比較常見的有無線遙控小車和無人機這兩類產品，人們可以借助無人機或遙控小車代替人們針對比較危險或者人不方便進入的環境比如高污染區、災害發生區以及其他的未知環境進行相應作業。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。它們雖在運行結構方式上存在較大差異，卻能夠優勢互補，并在軍事領域和民用領域發揮著重要作用。

本次設計了一種基于藍牙控制的可攜帶網絡攝像頭及傳感器的履帶型小車，網絡攝像頭可以將傳感器顯示屏上的數據信息以圖像的形式傳輸。無線遙控小車最早源于美國，在20 世紀我國開始了對遙控小車的研究。現在主要可以通過藍牙、紅外、射頻等方式對小車進行遙控。其中，藍牙可以實現在多個設備之間的進行信息傳輸，實現信息共享，這是它的一大優勢，另一方面，它的不足主要在于傳輸距離上的限制。相信隨著技術的發展，這一問題可以得到解決，并會在未來得到更廣泛的應用。

1 結構設計方案

圖1 總體結構示意圖

該履帶車底座7 主要用來裝載步進電機，驅動器、攝像頭等電子設備，主動輪6 通過聯軸器與步進電機軸直接相連，主動輪與履帶采用節銷式嚙合傳動。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 結構參數計算

（1）質量計算。主要部件質量參數：履帶1.5kg/個，步進電機1kg/個，一個驅動器0.5kg/個，驅動輪、張緊輪、支撐輪共計500g，

設總質量為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）驅動輪設計。根據鏈條標準GB/T 1243-2006,選取05B 滾子鏈，采用節銷式嚙合傳動，因小車的實際轉速要求不高，驅動輪齒數可以為偶數20，為減少工作應力，驅動輪工作面最好為凹型。

驅動輪節圓直徑：

（6）電機驅動力矩（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；θ 為最大設計坡度角。

以干混凝土地面為例，f=0.05,θ=30°則

總驅動力矩

因為小車是雙輪驅動，所以電機轉矩

結合實際情況同時為保證足夠的驅動力矩，可選用轉矩為0.55N ? m 的步進電機。

3 藍牙遙控及信息傳輸方案

圖3 方案示意圖

以STM32 單片機為控制核心，通過藍牙模塊接受手機傳輸過來的控制信號實現對兩個步進電機的正反轉控制，通過步進電機的正轉和反轉實現小車的前進、倒退、轉彎和停止。網絡攝像頭可以通過無線網絡與客戶端實現共聯，方便地將小車的周圍環境畫面傳輸到客戶端上，以便對其進行控制。傳感器的信息將通過藍牙模塊直接傳輸至客戶端上。經過調試，小車可以進行正常地行駛和工作。

圖4 實物圖

4 結語

本文設計了一種基于藍牙控制的無線遙控小車，對小車的結構參數進行了計算，并使其結構能夠較好的容納步進電機，驅動器和裝載傳感器和和攝像頭等設備；并利用STM32 單片機編制出小車的藍牙控制程序，實現了對小車的遙控，并通過藍牙將傳感器檢測到的信息傳至客戶端口。