铁甲大百科—— 格斗机器人武器系统详解！

在之前的格斗机器人介绍中，我们顺带提到了了很多机器人武器系统。其中气动系统和液压系统过于危险和复杂，不适合新入门的选手。所以，本片仅介绍电动旋转系武器作为入门参考资料。电动旋转系武器主要有以下部分组成：武器主体、武器传动、武器驱动电机、电机控制、电池。

1、武器主体
无论是水平、竖直还是何种形式的旋转武器，都是利用武器旋转蓄能，再通过打击部位打击对手，完成能量释放，来破坏对手的机身结构。
武器类型主要由

转杆型（案例：Tombstone）、

转盘型（案例：Nightmare）、

转鼓型（案例：Minotaur）。

武器的组成部分主要由武器主体、武器打击牙、武器固定轴组成。

1.1武器蓄能
武器主体的尺寸、质量分布以及转速决定了武器的蓄能多少，其他因素相同，武器蓄能与其外径、质量较外分布、转速成正比。

1.2攻击效率
武器通过其打击部位（牙）将蓄能释放。蓄能释放的效率直接影响了打击效果。蓄能释放效率与武器牙的数量（不小于1）和转速成反比。所有，设计非对称型的单牙旋转武器，可以明显提高打击效果。但是设计非对称性单牙旋转武器，需要处理武器的旋转动平衡问题，设计和制作存在一定难度。

1.3攻击稳定
武器由武器固定轴，将其安装在机身上。武器固定轴存在2种形式：死轴形式、活轴形式。死轴形式为轴不随武器转动，不仅用来固定武器，还起到加固机身的作用。而且在受冲击时不容易卡死。活轴形式为轴随武器一起转动，可以提供更多的动能，但是微乎其微为，且容易在受冲击后变形卡死。本赛事较推崇死轴形式。

1.4武器材料
武器部分是发生冲击最强烈的部位，武器必须选用合适的材料。

武器主体部分，建议根据自身设计情况使用一下材料： S7工具钢、Cr12MoV工具钢、Hardox500耐磨钢、NM500耐磨钢、7075-T651铝合金（需要额外配武器牙）、TC4钛合金（需要额外配武器牙）……

武器打击部分，建议根据自身设计情况使用一下材料： S7工具钢、Cr12MoV工具钢……；且建议淬火硬度于HRC50-60之间，以保证具有足够硬度的同时不会产生过度的脆裂性。

武器轴部分，我们建议根据自身设计情况使用一下材料： 4340钢轴（淬火硬度HRC40-43为宜）、TC4钛合金棒……；对于110KG的格斗机器人我们建议武器轴的直径不要小于35mm。

2、武器传动

武器传动部分负责将电机动力传递给旋转武器。一般使用链条、V型带、多楔带，而不使用齿轮。

2.1链条
链条传动具有最高的效率，武器将获得更快的加速度。但是链条传动不会打滑，武器产生的冲击力，会直接影响电机，容易对电机产生损伤。使用链条传动的需要于电机轴上安装限扭器。使用链条传动最好装备一个涨紧限位装置以免链条脱出。

2.2V型带
V型皮带、三角带，是比较理想的传动结构。带齿V型带更容易折弯，从而获得更好的传动效率，以及更大的减速比。

2.3多楔带
多楔带、多沟带，相对于V型带更加容易折弯，具有更好的传动效率，可以做到更大的减速比，但是多楔带本身更宽，需要更大位置布局。多楔带较薄，带沟较浅，很容易脱出，所以需要固定的更紧（不宜使用弹性涨紧结构），带轮需要一个足够大的挡边。

2.4双动力传动
武器需要使用2台电机同时带动的，需要采取特定措施解决2台电机转速不同步的问题，否则出现滞怠现象，其中一个电机系统会严重发热甚至烧毁。有两种思路可以解决该问题，一：使用可以打滑的传动系统，皮带或多楔带，但是传递效率较低。二：使用超越离合器，传动效率不会降低，但是武器系统只能单向旋转（武器双向旋转实际应用意义不大）。

3、武器电机

武器电机为武器提供旋转动力。我们简单列举几个武器电机的主要类型。

3.1大功率有刷电机
具有很大的扭矩，而且峰值功率可达到10KW以上，一般使用接触器控制，而不是电调。具有很高的可靠性，但是体积和重量较大。适合应用于转速较低，外径较大的旋转武器。

案例：ME0708 （用于Tombstone、Cobalt ）、

ME0909 （用于Bite Force2016）

Cobalt

Bite Force2016

3.2大功率无刷电机

具有很高的转速，可达20000转/分以上。峰值功率可达10KW，必须使用无刷电调控制。具有很高的功率和重量比。但是由于启动扭矩较小，一般需要一定的减速传动，适合用于武器转速较高外径较小的竖直转盘或转鼓武器。

外转子无刷电机的扭矩较内转子更大，散热也更好。但是一般用于航模领域，如果用于格斗机器人需要在电机安装上注意坚固性。建议将启动轮固定于支架上分担冲击力，而不是完全由电机轴承受。如果电机轴可以是前后出轴的，最好能够使用带轴承的底座来固定保护电机。

案例：天蝎星7050无刷电机 （用于Minotaur ）、12080无刷电机 （用于Witch-doctor）、80100无刷电机。

天蝎星7050无刷电机

12080无刷电机

80100无刷电机

4、电机控制
电机的控制主要使用接触器和电调来实现。

4.1接触器
对于大功率的有刷电机我们推荐使用接触器控制，可以经受很大的电流冲击，不易损坏。但是不能够调节电机的转速和方向。

案例：单极直流接触器 600A

4.2无刷电调
对于大功率的无刷电机必须使用高压大功率的无刷电调进行控制，注意电调的选择一定要与电机匹配。如果电调可以设置油门曲线，建议将油门曲线设置为前段较急后段较缓。
案例：

大功率无刷电调 16s 300A

TMM40063-3 for Cars X2-SERIES

5、武器电池
武器电池提供武器运行所需的电力，与机器人行动电池要求相似，但是需具有更大的放电能力以及反电势吸收能力。所以，请选用质量可靠的电池，并装备足够的容量。（建议容量达到800Wh以上）。国内容易购买到的此类电池为航模使用的高放电倍率聚合物锂电池，以及更加稳定耐过放的A123磷酸铁力电池。

推荐电池：
（1）：格氏电池 ACE TATTU 6S 10000mAh（某宝有旗舰店）

（2）：Maxamps电池 6S 10000mAh

（3）：美国A123 26650M1A 磷酸铁锂电池 （需要DIY焊接）

好了，关于武器系统，要介绍的就这么多，余下的我们下期铁甲大百科再见！

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本文由铁甲雄心撰写

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