Converting a Go-Kart into a Deathtrap
将 Go-Kart 改造为“死亡陷阱”
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将 Go-Kart 改造为“死亡陷阱”
发布于 2025年3月20日 更新于 2025年3月21日
作者：_Matto Godoy _ 阅读时长约 11 分钟
本文也有 西班牙语版本 🇪🇸
小时候，我总是梦想着能自己驾驶车辆。我记得我会把一把椅子放在风扇前面，假装自己开飞机。
计划
现在我的儿子快 3 岁了，我想我可以为他做类似的事情。我想到了把一辆无聊的脚踏 Go-Kart 变成一辆动力强劲、非常危险、因此超级有趣的电动汽车。
需求
在开始这个项目之前，我定义了一系列基本需求：
- 电机: 必须由电机驱动，因为我们已经不是 1940 年代了。
- 尺寸: 必须小巧，这样易于驾驶，并且可以放在后备箱中以便运输。
- 动力: 市面上有很多儿童电动 Go-Kart 型号。一个很好的例子是那些可以在购物中心租到的。这些除了质量非常差之外，动力也非常小，最终速度非常慢，而且它们的控制通常是全有或全无的，这意味着你无法按比例控制速度或方向。它们要么加速，要么不加速。
- 限速器: 因为这是一辆儿童车，所以必须是安全的（在合理范围内）。为此，这辆车必须有一些方法来限制其达到的最高速度。这个速度一开始可以设置得很低，并随着孩子获得经验而增加。
- 驾驶模式: 继续采用安全措施，我的想法是这辆车应该有 2 种驾驶模式：
- 手动: 速度、刹车、方向（前进或后退）、转向和限速器由驾驶员自己控制。当孩子年纪稍大并有一些驾驶经验时，这将是理想的选择。
- 遥控: 速度、刹车、方向和限速器通过像用于遥控汽车的无线电控制。转向控制将保持手动（至少目前是这样）。
- 全地形: 只能在沥青上行驶的汽车很无聊。没有什么比在崎岖地形上的泥土、石头和泥泞中行驶更好的了。这辆 Kart 必须有良好的离地间隙，并且能够应对任何障碍物。
- 轮胎: 它们必须是充气式的，以抵消缺乏悬架的影响。它们对于汽车能够适应各种地形也是必要的。
组件
Go-Kart
Kart 的尺寸必须适合 3 到 6 岁的儿童。四处寻找后，我找到了一辆二手的脚踏 Go-Kart，状况非常好，可以作为该项目的基本结构：
有了这个，我解决了转向机构和座椅等重要问题，以及整体结构。
底板
原装的脚踏 Kart 结构相当脆弱，并且没有地方可以安装电机或支撑踏板和脚。我决定使用一块 16 毫米厚的 MDF 木底板，切割成特定的尺寸和形状以适合 Kart。电机、踏板、电池和电子盒将安装在此底板上。它也将赋予汽车良好的刚性。
电机
过去，平衡车（Hoverboard）（另一种对儿童来说是致命的陷阱）变得非常流行。如今，平衡车热潮已经过去，大多数都被遗弃，堆积灰尘。这意味着我们可以通过从一些厌倦了在孩子卧室里被它们绊倒的父母那里购买二手货来几乎免费获得它们。
这些电机的一个很大的优点是它们装在轮子里面，所以不占用任何空间。电机就是轮子。你只需添加一个轮胎即可。此外，对于它们的大小来说，它们非常强大。一个平衡车可以毫不费力地承载一个 100 公斤的人上坡。
电机控制器
平衡车电机是无刷的，它们具有磁传感器，可以随时了解电机的位置。这可以实现非常好的速度调节。这些电机也有没有传感器的变体，但它们在低速下工作不佳。
经过一番搜索后，我找到了一个名为 ZS-X11H 的控制器，它非常便宜（大约 12 欧元），尤其是与更体面的控制器相比。
除了价格之外，它还具有允许您更改旋转方向、调整速度，甚至具有制动功能（稍后会详细介绍）的优势。此外，它们的控制输入默认是模拟的，但通过焊接跳线，您可以使用 PWM 输入。这将允许我们使用 Arduino Nano 控制它们。
电池
我取出电机的平衡车有一个 36v 电池，但是它非常小而且快没电了。我希望它有足够的自主性，所以我购买了一个 36v、10Ah 的电池。有了这个，它应该有足够的自主性一段时间（我还没有检查过它能持续多久，但根据我短暂的经验，它持续了很长时间）。
大多数电池的一个问题是，如果它们过度放电，就会被毁坏。这就是为什么我安装了一个放电保护系统，该系统会在电池电压过低时简单地关闭 Kart：
我还安装了一个小屏幕，显示剩余电量和当前电压：
电压转换器
我说电池是 36 伏，但我们还需要 5v 为 Arduino 和 RC 接收器供电，以及 12v 为灯供电。为此，我们使用两个像这样的电压转换器：
轮子
正如我之前提到的，我希望轮子是充气的，以稍微缓冲颠簸。原装的脚踏 Go-Kart 轮子是塑料的，所以除了嘈杂之外，它们还非常硬。
对于前轮，我购买了带有轮胎、内胎和轴承的典型手推车轮子：
对于后轮，经过一番研究后，我发现有一种轮胎尺寸非常适合平衡车电机。具体尺寸是 4.10/3.50-5。它们不便宜也不容易找到，但幸运的是我在 AliExpress 上找到了它们。
用一个橡胶锤和一点力气，我设法将轮胎安装在电机上。它们非常合身。唯一的问题是电机没有孔让气门伸出，所以我不得不在轮胎本身上打一个孔，然后从那里取出。它不好看，但我无法想到另一种解决方案：
遥控器
我一直在寻找一些便宜但功能齐全的东西。在网上阅读了一些内容后，我找到了一款非常经济实惠的型号（包括接收器在内大约 20 欧元），它有 6 个通道和许多功能。它是 HotRC CT-6A：
六个通道对于我想控制的功能来说绰绰有余：
- 模式（手动或遥控）
- 加速
- 制动
- 转向
- 速度限制
我使用了 6 个可用通道中的 5 个，并且留下一个空闲通道，以防将来我想添加转向控制。
灯
每一辆有价值的汽车都必须有灯。我安装了一个相当强大的前白灯和一个后红位置灯。两者都通过位于方向盘后面的开关打开和关闭。
踏板
对于手动模式，我安装了允许渐进式加速和制动的踏板。我不确定它们最初是为做什么而设计的，但它们正是我所需要的：
我添加的一项功能是即使汽车处于遥控模式，也保持踏板的制动功能。这样，如果驾驶员想在任何时候出于任何原因进行制动，他们都可以这样做。
限速器
当 Kart 处于手动模式时，可以使用安装在电子盒中的电位计来限制 Kart 的最大速度，或者使用该模式下遥控器上的 3 位开关来限制 Kart 的最大速度。
方向控制
在手动模式下，前进或后退方向的控制是位于方向盘后面的开关。通过它，您可以选择前进或后退。在遥控模式下，它是遥控器本身上的一个按钮，用于更改方向。
你在照片中看到的另一个开关是用于灯的。
大脑
作为汽车的主处理器，我使用了 Arduino Nano。它是一个非常简单的微控制器，但现实情况是你不需要太多。
它的功能是：
- 定义驾驶模式
- 接收遥控命令
- 解码踏板的当前位置
- 定义电机的旋转方向
- 控制速度限制
- 将输出信号发送到电机控制器
要了解更多信息，请参阅源代码部分。
图表
这是我制作的汽车所有组件的简化图：
源代码
源代码基于 Arduino，使用 PlatformIO 进行开发。它是开源的，可以在 这里 找到。
集成所有组件
以下是整个过程的一些照片和视频。
这是电机控制器的早期测试。电池尚未到货，因此我使用了一个稳压电源进行测试：
以下是一些与 Arduino 和 RC 的集成测试。该代码具有调试功能，允许你在电脑屏幕上看到输入和输出：
这是包含所有电子元件的防水盒。它完美地安装在座位下面。不幸的是，我忘记拍摄所有组件都在里面的照片：
这是后电机的安装。我一直在考虑如何制作一个适配器来固定它们，但我突然想到，切割平衡车的原始支架可能是一种简单而强大的方法：
在这里你可以看到它几乎完成了。我将脚踏 Go-Kart 结构安装在木地板上，并安装了前轮：
这些是所有组件集成后的第一次测试：
这是最终结果：
待办事项
转向控制
我最初考虑添加但后来放弃的一件事是使用遥控器控制转向。这个功能本身就是一个完整的项目，因为它有一些难以解决的问题：
- 用于改变方向的电机需要非常强大。有时转动方向盘需要很大的力，而且一个模型伺服电机，无论多么大，都不会工作。我看到对于一些机器人项目，使用雨刮器电机，并用电位计进行改装，使其成为超强大的伺服电机。这将是一个很好的解决方案，但它需要大量的工作。
- 该机制必须允许手动和遥控转向。这比看起来更难。安装上述电机几乎不可能使用方向盘手动转动车轮，因为该电机使用变速箱。一种解决方案可能是根据需要手动“接合”遥控系统，并在驾驶员控制方向时“脱离”它。这将需要大量的工作，而且不是我特别喜欢的解决方案。
由于这些问题，我决定（目前）无法使用遥控器控制汽车的转向。然而，这是孩子自己学习驾驶的好方法。
再生制动
我之前提到过，我用于此项目的电机控制器具有制动功能。对于这个特定的控制器，该功能不是渐进的。也就是说，可以激活或不激活制动器。这本身并不是一个大问题，但真正的问题是，当我第一次测试汽车时，我意识到这些控制器的制动功能仅用于降低车轮的转速，但它们不会施加相当大的力。简而言之，这意味着汽车目前没有刹车。
原因是对于电机来说，要制动，你必须改变它们的工作模式，让它们作为发电机工作。这样，电机提供阻力，但它们会产生能量，并且该能量必须去某个地方。理想情况下，回到电池。体面的电机控制器具有此功能，它被称为“再生制动”。它非常好，因为你可以在制动或下坡时恢复一些电池的能量。
这解释了为什么我使用的控制器如此便宜；它们没有此功能（以及其他功能）。我已经订购了其他成本高出六倍但具有更多功能的控制器，包括再生制动。我进行了投资，因为它们以后可以用于其他项目，但主要是为了让驾驶员能够制动，因为这已经是一个致命的陷阱了。
遥控信号丢失
该遥控器具有信号丢失功能。我需要多研究一下并实施它。我不希望发生这种情况，即在某个时候，无论是由于距离还是任何其他原因，遥控器的信号丢失，孩子被困在一辆加速的 Kart 中，加速器卡住了。这是我确保驾驶员始终可以在任何模式下使用制动踏板的另一个原因。
就这样。下次见！
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