留出300個小時，手把手教你做一個樂高潛水艇！網(wǎng)友看了都直呼大師之作

大數(shù)據(jù)文摘出品

作者：kazuha

樂高被玩出花是不是已經(jīng)不新鮮了？

比如這個叫大衛(wèi)·阿吉拉爾（David Aguilar）男孩因右臂發(fā)育不良，就自己利用樂高來制作了義肢。

或者是用樂高DIY一個高精度電動顯微鏡。

但是文摘菌敢說，這次的樂高也絕對能讓你大吃一驚。

看到了嗎，這水中矯捷的身影，一個漂亮的U型回轉然后急速剎車，再沉著冷靜地向上浮去。

再看實際演練過程中，“船長”一臉鎮(zhèn)定地操作，即使是在自然環(huán)境中也沒有絲毫退卻的意思。

就是你想的那樣，這個潛艇正是利用樂高制作的。

該視頻在YouTube上也是引起了熱烈討論，兩三天觀看人數(shù)就已經(jīng)接近3萬人次。

這不，有網(wǎng)友就直呼，“又是一個大師之作！”

也有網(wǎng)友表示，鏡頭清晰度令人震驚，對于低成本水下遠程拍攝來說，這也是一個很好的概念驗證。

接下來，就和文摘菌一起揭開這個樂高潛艇的面紗~

樂高和樹莓派竟是“絕配”！

做好準備，開工！

我們先備上一個60毫升的注射器，將樂高齒輪架（零件編號3743）放在注射器桿旁，末端的灰色部分可以幫助固定機架線。

在此基礎上要將齒輪用力推到齒條上，以確保其它們就不會亂動。在這里可以放置兩個8齒齒輪（10928）從兩側推動桿，這也可以幫助固定齒條。

然后要用注射器的一個手柄把齒輪按桿的方向縱向固定住，這個過程需要大量的試錯和實驗。

樂高變速箱（6588）有24:1的齒輪減速比。它需要一個蝸輪 (4716) 和一個24齒齒輪 (3648) 才能工作，除了將扭矩增加24倍、減少摩擦外，它還非常緊湊，很適合用在潛艇上。

樂高電機選用的是EV3中型電機，里面的轉速表可以用來跟蹤注射器位置，將其與樹莓派連接上。這里可以剪斷一條EV3電纜，在末端壓接杜邦母線連接器。

接下來需要用到Python來讀取轉速表，兩個轉速計信號可以根據(jù)哪個信號首先變?yōu)?來了解旋轉方向。

tachoPower = DigitalOutputDevice(20)tachoA = DigitalInputDevice(16)tachoB = DigitalInputDevice(19)
tachoAValue = tachoA.valuetachoBValue = tachoB.valuedef tachoA_rising():    global tachoCount    global tachoAValue    global tachoBValue    tachoAValue = 1    if tachoBValue == 0:        #A in rising edge and B in low value        #  => direction is clockwise (shaft end perspective)        tachoCount += 1    else:        tachoCount -= 1def tachoA_falling():    global tachoAValue    tachoAValue = 0def tachoB_rising():    global tachoCount    global tachoAValue    global tachoBValue    tachoBValue = 1    if tachoAValue == 0:        tachoCount -= 1    else:        tachoCount += 1def tachoB_falling():    global tachoBValue    tachoBValue = 0
tachoA.when_activated   = tachoA_risingtachoA.when_deactivated = tachoA_fallingtachoB.when_activated   = tachoB_risingtachoB.when_deactivated = tachoB_falling
tachoPower.value = 1

注射器范圍設置在3毫升至45毫升之間。

SYRINGE_POS_MIN     = 3     #syringe ballast min pos [ml]SYRINGE_POS_MAX     = 45    #syringe ballast max pos [ml]SYRINGE_TACHO_COUNT = 19000 #tacho count from syringe min to max posSYRINGE_HYSTERESIS  = 360   #motor+gearbox+syringe backlash/hysteresis [tacho counts]
#calculate syringe positionif tachoCount > trueTachoCount:    trueTachoCount = tachoCountelif tachoCount < trueTachoCount - SYRINGE_HYSTERESIS:    trueTachoCount = tachoCount + SYRINGE_HYSTERESISsyringePos = SYRINGE_POS_MIN + SYRINGE_POS_MAX * \             trueTachoCount / SYRINGE_TACHO_COUNT  #[ml]

通過游泳池測試運行的注射器位置數(shù)據(jù)可以看到，有效操作范圍約25毫升，大約是注射器的一半。

不就是造一個船體嗎（狗頭

接下來可以制作船體部分了。

預先準備好兩個有機玻璃亞克力塑料圓柱體，外徑11厘米和10厘米，長度均為25厘米，厚度均為3毫米。

再還沒有把它們焐熱的時候，先從小圓柱體上鋸下2厘米長部分。

在一塊由苯乙烯-丙烯腈制成的塑料板上取下2塊大小合適的圓形切片。

然后需要將切下來的圓柱體粘到圓形切片上，注意粘合需要防水且牢固。

然后需要對其進行防水密封，這里可以使用O型線圈。

安裝蓋子也是一個挑戰(zhàn)，你必須得用指尖把O型圈推到縫隙中，否則它就會滑出來。秘訣是，先進入蓋子的底部，然后用力將整個蓋子向下推，擠壓O形圈，同時將頂部翻入。

還需要在蓋上開一個洞來讓水進出注射器。此外，還需要使用外部水來測量深度。鉆好孔后，將兩根4毫米直徑的樂高氣動軟管（21825）穿過孔。

在進行組裝時，螺旋槳電機必須位于背面才能與磁力聯(lián)軸器連接；注射器需要空間才能完全延伸，可以安裝在電機下方或上方；電池很大，可以安裝在前蓋附近，也可以用手指方便進行開關操作。

在螺旋槳的選擇上，主螺旋槳可以使用4x4.5的Diatone Bull Nose，在螺旋槳兩側貼一塊雙面膠帶，將帶有軸孔的圓形樂高板（4032）推到兩側，在車軸上添加樂高半襯套 (4265a) 以保持兩端安全。
轉彎螺旋槳可以樂高螺旋槳3葉片3直徑軸孔（6041）。

接下來就可以……繼續(xù)蓋蓋子了。

首先在蓋子的兩側貼了一條低摩擦膠帶，磁鐵上添加硅潤滑劑，用棉簽清除臟污，添加磁耦合，插入樂高，主要添加了一個8齒齒輪 (10928) 和一個用于轉動螺旋槳的軸，以及一個連接件 (48496)，用兩個錐齒輪 (6589) 進行L形轉彎。

再裝上壓力傳感器和激光距離傳感器，就可以準備出海了！

開上我心愛的小潛艇

帶著我們做好的潛艇上路吧！

在水箱測試中，不管是壓力傳感器還是激光距離傳感器，都能正常工作。

在泳池測試中，由于可施展空間更大，不管是轉彎還是用螺旋槳加速前進，也都能很好地得以驗證和演算。

在完成了初步測試后，我們還可以把潛艇放在自然界的河流里進行最后的模擬測試。

在這段長達200米的行進中，潛艇不僅能躲過各種障礙物正常運轉，還拍攝到了非常清晰的水下圖景。

給我們的“船長”一個大特寫：

盡管看上去十分炫酷，但是作者也很真誠的給大家拔了播草。作者表示，前前后后整個構建過程太過復雜，可能花了300個小時左右。

同時目前還存在由于密封嚴密且需要平衡內部壓力，端蓋部分尤其復雜；轉動螺旋槳太弱；潛艇在以最高速度行駛時不會直線行駛；測速脈沖有時會丟失，需要修復注射器位置參數(shù)等問題。

盡管目前已經(jīng)做了4個版本的樂高潛艇，作者還在想對其進行改進，比如改造端蓋使其更易于安裝并添加鎖定機制，更換無線電控制板，拆下激光距離傳感器，增加轉動螺旋槳尺寸或齒輪比等等。

文摘菌的腦子已經(jīng)被這個樂高潛艇炫酷暈了，不知道大家對這個小潛艇有什么看法，歡迎在評論區(qū)留言討論~

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https://brickexperimentchannel.wordpress.com/rc-submarine-4-0-blog-post-series/https://www.youtube.com/watch?v=KLEH8RJsYgI