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瘋狂工院生的氣動車製作有感
文、圖◎大三 劉文鈺
█ 此角度可以看到我們盡可能地將電池(銀色處)擺低,降低車身重心,同時也可以觀察到我們出風口的翼片機構的設計為何。

「什麼!?要做一部完全靠風力行走、轉向、制動的車!?」
我相信這是這屆有修機械工程實務的同學在期初的反應。上學期就得知必須做和上屆差不多的作品,但聽完教授的解說後,各組都夾雜著無奈和期待的複雜心情,這是測驗所學理論的時間到了。

全新創意 顛覆傳統想像
但我們組唯一的想法是:終於又有機會大現身手了。我們腦海裡浮現了各種對氣動車的想像,面前的白紙、考卷、筆記空白處陸陸續續出現了各式各樣千奇百怪的概念圖。經過一番討論後,我們決定走與眾不同的設計路線—鼓風機,而且一個不夠,我們還做了兩個!你說風怎麼控制呢?閥門。就這麼簡單嗎?沒錯。由於此配置的特性,我們的車不僅能前進、轉向,還可以全速後退,甚至原地打轉,完全符合教授對我們的期待。可是這設計極其荒唐,可以說負責設計的組員瘋了,照著設計圖加工的其他組員們也是傻了,卻也是使我們最受矚目的原因,我們曾自嘲自己是壓抑太久的瘋狂工院生。與眾不同的設計也不是沒有代價的。離心風扇沒有被用作推進系統的先例,我們只能參考工業用空氣壓縮機再自行補足推進控制的部分,等於是踏進了一個未知的領域,也是考驗我們二年半吸收的專業知識能吐出多少。

█ 這個角度可以清楚看見我們的離心
式風扇的進氣口與葉片。
█ 車輛斜上方的二個藍色圓盤為捲線
機,圓盤的轉動與伺服馬達同步,
藉此帶動設置於出風口的翼片,改
變出風口的大小,讓車輛能前進、
後退、以及轉彎。
█ 俯視圖,可以見到我們將Arduino控
制板擺放於車輛的正中間。
█ 期中測試時,我們的氣動車順暢地走過第一個彎道。
█ 期中測試時,駕駛(右)與主技師(左)仔細注意車輛的動態。

不斷測試 嘗試中求進步
「你圖裡面這些尺寸怎麼來的?」我問我們的設計師。
「不知道!憑感覺。」
我們上半學期大部分時間都在想辦法把設計圖變成實體,幸好有組員提供了各式各樣神奇的工具,幫助我們達成夢想。將近一個月的時間,我們每晚都窩在工綜地下室加工、組裝、測試,每天吃著活大麥當勞當晚餐和宵夜,差點就要把大M畫在車體上了。那幾天遇到不少其他團隊,我們互相交流,提供彼此一些建議,都不知道經手過了多少組的控制器和電子變速器。我們自己也不是沒有遇到挫折。紙上的計畫和CAD圖再怎麼好看,仍然無法預料加工和組裝時的意外。從最初的有刷直流馬達換到無刷馬達,發現轉速不夠,再換到更高轉速的馬達,但前前後後燒掉了不下兩顆,還買了一包乖乖但好像沒什麼幫助。來來回回中壢遙控模型店好幾次,終於找到了最合適的規格。原本的閥門設計也因為控制閥門的伺服馬達扭力不足導致原先計畫延宕,期中測驗只能靠兩顆風扇的轉速差來控制轉向,倒車也無法達成。為此我們還花了一星期的時間撰寫並實測一份專為期中測驗寫的Arduino程式,一直搞到測驗當天才完成。那天凌晨四點才離開工綜,天已經微亮了。

獨特吸睛 目標就是第一
「你們的設計好特別喔!怎麼會想到要這樣設計?」路過工綜地下室的組別問我們的設計理念。
「爽!不想跟大家一樣!」
測驗那天可說是幾家歡樂幾家愁。我們雖然過關了但花費將近四分鐘的時間才通過最後的檢查點,沒有理想中的速度和操控性。通關後看到其他組的意外狀況和失落的眼神,突然覺得我們的處境仍算較理想的。之後只能鞭策自己盡快將車子組裝完畢並不斷測試,以學習應付突發狀況。測驗後的幾天我們很有效率地把車輛最終的型態做出來了,Arduino控制程式也順利地放進車輛內且測試完成。很慶幸最終樣貌和最初的計畫並未相差太遠,接著只剩下不斷地測試與練習。我們的目標不高不低,剛好就訂在第一名。就算沒第一名也要成為創意和吸睛度滿分的團隊!
第十一組,下台一鞠躬。

█ 全組人員於期中測試合影,居中者為鼓風機氣動車設計的主發想兼設計者,手持搖控器者為駕駛。

 


 

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Department of Mechanical Engineering, National Taiwan University