为您的遥控坦克创建 3D 打印的 Nerf Minigun 炮塔

在本教程中，我将向您展示如何为我在之前的视频之一中构建的 3D 打印坦克构建这个双管 nerf 迷你炮塔。剧透警告，迷你机枪或加特林机枪实际上是假的，但它让这辆坦克看起来超级酷，玩起来也很有趣。

您可以观看以下视频或阅读下面的书面教程。

概述

炮塔有一个弹匣，可以容纳大约 200 发 nerf 飞镖，并且可以在一分钟左右发射所有飞镖。射速约为每分钟 200 发飞镖。飞镖的飞行速度约为50m/s。这提供了大约 12 米的距离范围。

这些是最大统计数据，这并不是什么疯狂的事情，但我们可以通过遥控发射器独立控制它们，包括发射功率和发射速率。

为了控制坦克，我使用了一个廉价的商用遥控发射器，它向坦克发送命令。水箱上有一个合适的 RC 接收器，用于接收命令并将其发送到微控制器。

这个平台的大脑是一个基于 Atmega2560 微控制器的板，为了轻松地将所有东西连接在一起，我制作了一个定制 PCB，可以简单地连接到板的顶部。

因此，正如我已经提到的，我们没有真正的迷你枪或火炮机制来发射削弱飞镖，而是一种借助飞轮发射削弱飞镖的简单而常见的方法。飞轮以非常高的转速沿相反方向旋转，因此当 nerf dart 的柔软部分与飞轮接触时；它们非常有力地推动飞镖。

为了让 nerf 飞镖到达推进位置，我们有一个旋转部件，可以在旋转时将飞镖推到位。 

至于存放nerf飞镖，我使用了另一种简单的方法。我制作了一个容纳 nerf 飞镖的大弹匣，借助重力和弹匣底部的两个滚轮，将 nerf 飞镖放置到位，以便推动器将它们推到飞轮上。

不管怎样，关于上一个视频中的坦克，我要说几句。因此，这是我设计的一款全 3D 打印坦克，具有双速变速箱，通过它我们可以选择较低或较高的档位，并获得更高的扭矩或更高的速度，以适应地形或所使用的应用。

坦克还有一些很酷的 LED 灯，即可寻址的 LED 灯带，通过它们我们可以创造出无尽的令人惊叹的灯光效果。因此，有关建造坦克的所有详细信息，您可以观看查看上一篇文章，现在在本文中我们可以专注于为其建造迷你炮塔。

设计 NERF 迷你炮塔

我们先来看看设计过程。我使用Onshape来设计炮塔，它也是这个项目的赞助商。 

Onshape 是我在项目中使用的专业级云原生 3D CAD 和 PDM 系统。

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我这个项目的主要目标是老实说看起来很酷，所以这就是为什么我想出了这个双筒设计，以及有一个大弹匣来容纳尽可能多的nerf飞镖。 

对于炮塔的平移和倾斜运动，我使用了两个短的 NEMA17 步进电机。在一组齿轮组的帮助下，平移运动发生在底座上。

底座固定在坦克上，中心有一个固定齿轮，当步进器绕固定中心齿轮旋转另一对齿轮组时，炮塔上部平移或旋转。 

另一方面，倾斜运动在螺杆驱动机构的帮助下发生在背面。

飞轮由 12000 rpm 直流电机驱动。每个桶需要两个飞轮，因此总共需要 4 个 12V 直流电机。

发射时，nerf 飞镖会飞过中央枪管。它周围的其他桶只是为了获得看起来很酷的外观。

为了将飞镖推入飞轮，我使用了 50rpm 的直流电机，通过齿轮组驱动 6mm 的轴。在轴的每一侧，我们都有这些飞镖推动器部分，当轴旋转时，它将飞镖推入飞轮。 

然后我们有这个弹匣，可以容纳大约 200 个飞镖，在弹匣底部有这些滚轮，可以帮助将飞镖引导到被推到飞轮的位置。

滚筒由 20rpm 直流电机和一对齿轮驱动，使它们沿正确方向旋转。 

这实际上是整个项目中最具挑战性的部分。我的意思是，乍一看，它看起来很简单。在重力作用下，飞镖应该下降，滚轮引导它们，但问题是 nerf 飞镖的重量非常轻。除此之外，由于前面的橡胶尖端，它们的鼻子很重，这使得它们很难以这种方式被引导。 

3D模型和STL下载文件

您可以使用 Onshape 直接在网络浏览器上查看这款 NERF Minigun Turret RC 坦克的 3D 模型。

您可以从 Cults3D 获取此遥控坦克/机器人平台的 3D 模型以及用于 3D 打印的 STL 文件。

3D打印

我在视频中经常说，3D打印时，必须使用水平扩展功能，或者现在在Creality Print切片器中，它称为X-Y轮廓补偿和X-Y孔补偿。

如果我们默认保留这些设置，打印出来的尺寸可能不会与 CAD 模型中的尺寸完全相同，这是由于 3D 打印时灯丝的膨胀造成的。孔通常较小，轮廓较大。

对于这个项目，对于某些零件，例如弹匣滚轮及其轴，我们需要松动接头或间隙配合，而另一方面，对于某些零件，例如枪管组件，我们需要紧密接头或过盈配合。因此，我们根据部件对这些设置使用负值或正值。我使用的值在 +-0.1mm 范围内。不过，您只能通过使用不同值进行一些测试打印来获得正确的值。

我使用 Creality K2 Plus 3D 打印机打印所有零件。感谢 Creality 为我提供了这台出色的 3D 打印机。 Creality K2 Plus 实际上是我用过的最好的 3D 打印机之一。你可以简单地向它扔任何东西，无论是小零件还是大到 350x350mm，它都会完美地完成工作。

查看我对 Creality K2 Plus 的详细评论。另外，请访问：Creality USA 商店； Creality 欧盟商店； 亚马逊。

组装 NERF 迷你炮塔

好的，这是所有 3D 打印的零件，这样我们就可以开始组装炮塔了。

打印所有内容需要相当长的时间，因为零件很多，而且有些零件很大。
这是该项目所需组件的完整列表，例如直流电机、轴承以及螺栓和螺母。

物料清单

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M3x8mm – 14
M3x10mm – 10
M3x16mm – 12
M3x16/18mm – 4
M3x20mm – 10
M3x25mm – 4
M3x8mm 沉头孔 – 12
M3x10mm 沉头孔 – 4

M4x20mm – 6
M4x25mm – 2
M4x30mm – 1

M3 平头螺钉 – 10

M3 锁紧螺母 – 50
M3 螺母 – 10
M4 锁紧螺母 – 40
M4 螺母 – 1
M6 螺母 – 4

披露：这些是附属链接。作为亚马逊合作伙伴，我通过符合条件的购买赚取收入。

对于电子物料清单，请查看电路图部分。

组装炮塔

实际上，在组装炮塔之前，我在减震器上安装了新弹簧。这是必须做的步骤，因为现在有了炮塔，我们将在坦克顶部添加相当大的质量。

减震器的原始弹簧太弱，无法承受所有的重量。我买了和原来尺寸一样的弹簧，长30毫米，外径15毫米，只是有钢丝。原来的线是1mm刻度，在这里我可以轻松地用两根手指按下那个弹簧。新的直径为 1.5 毫米，强度更高。在背面我安装了一个 1.8mm 弹簧，因为炮塔的​​大部分重量都会回到那里。不过，我建议您只使用 1.5 毫米弹簧，因为它们即使用于背部也足够坚固。

不管怎样，我们可以从将炮塔底座安装到位开始组装。该底座部分将固定在水箱盖的背面。底座内侧有两个孔，与水箱盖上的两个孔相匹配，我用它们正确对齐底座，并使用 3 毫米钻头在水箱后盖上打孔。

我特意将这些孔放置在盖子内侧的肋骨上，这样它们就足够坚固，可以牢固地固定炮塔底座。我还标记并打了一个孔，供炮塔上的电线穿过。我的意思是，这些新孔将更新为原始坦克 3D 模型文件，因此如果您现在正在建造坦克，这些孔就会在那里。我们使用四个M3螺栓和螺母将炮塔底座固定到油箱盖上。

接下来，我们可以将平移平台安装在底座顶部。该平台位于底座上的一些滚珠轴承的顶部并旋转。我使用的是外径 13mm 内径 6mm 的轴承。

我的本意是使用内径为 4mm 的轴承，但我用完了，所以 3d 打印了一些套筒，这样我仍然可以使用这些内径为 6mm 的轴承和 M4 螺栓。你看我安装了 4 个这样的轴承，但我会将模型升级为 6 个轴承，以获得更好的接触。

为了保持两个部件对齐，我们使用外径为 47 毫米、内径为 35 毫米的轴承。轴承安装在两个部件之间，因此我们可以得到良好且平稳的运动。为了固定上部部件，我们将在轴承顶部使用该法兰。不过，在此之前，我们首先需要插入用于平移的步进电机。步进器是 NEMA17，但长度仅为 24 毫米，因此可以安装到位。

也许我们也可以选择 30mm NEMA17，因为我后来发现这个较短的镜头在平移运动的动力方面有点挣扎。此时我们还需要将齿轮连接到电机轴上。为了将其固定到位，有一个用于插入M3螺栓的槽，然后使用平头螺钉，我们可以将齿轮牢固地固定到轴上。

为了完成平移的组装，我们需要在底座上安装一些螺纹嵌件，然后使用法兰固定轴承，从而将平移平台固定到位。

好了，接下来我们就可以安装倾斜平台了。这就是这个看起来很奇怪的部分，就像瑞士奶酪一样。是的，它有很多孔，因为我们需要在上面安装很多零件。

对于倾斜接头，我们需要在平台两侧安装两个轴承。这些是相同的 13mm 外径轴承。这里值得注意的是，我们不应该强行将轴承插入孔中，因为这里的部分宽度只有5mm，很容易在这个位置延迟或制动。

我使用金刚石锉刀平滑并扩大孔，以便轴承可以轻松安装。使用两个 M4 螺栓将倾斜平台固定到位，从而形成倾斜接头。

接下来，我们可以安装用于固定倾斜步进电机的支架。然后我们可以安装类似圆柱体的部件，该部件将形成用于倾斜运动的驱动螺杆机构。为此，我们还需要一根 M4 螺杆。我们需要两块66mm长的。

因此，首先在气缸部分的顶部拧上一个 M4 螺母，然后我们可以拧入螺杆。为了将 5mm 步进电机轴连接到 4mm 螺杆，我将使用这个 3D 打印耦合器，它可以用 M3 螺栓和螺母拧紧。然后使用另一个 66mm 杆，我们只需连接步进器支架即可形成倾斜机构。

因此，当我们旋转螺杆时，倾斜机构就会向上或向下移动。我们可以注意到，这个机制一点也不坚固。晃动来自于M4螺母与气缸部分配合不紧。我更换了气缸以使其贴合更紧密，现在好多了。当然，整个倾斜机构有点摇晃，因为 M4 螺母和螺杆以及其他关节之间有间隙，但我认为已经足够好了。

接下来，我们可以继续安装飞轮直流电机。这些是 12000rpm 12V 直流电机。我们需要 M2.5 沉头螺栓将它们固定到位。

固定后，我们可以将飞轮插入电机轴。飞轮的孔经过尺寸标注和 3D 打印，具有公差，可与电机轴过盈配合，因此我们无需使用任何螺钉将其固定到位。

飞轮和倾斜平台之间应该有2.5毫米的间隙，所以这里我使用2.5毫米的钻头作为插入飞轮时的限制器。不过，后来我注意到电机轴在受压时的轴向间隙约为 0.5 毫米，因此使用 2.5 毫米钻头作为限制器，我们得到 3 毫米间隙。所以，我们应该使用钻头或者其他2mm的东西作为限制器。 

飞轮安装完毕后，应检查飞轮与侧飞镖是否接触良好。

它们应该具有良好的抓地力，但同时也不应该太紧。为了获得正确的抓地力，您可以在 3D 打印时尝试不同的水平扩展设置值。这也是获得正确的孔尺寸以与电机轴过盈配合的情况。 

接下来，我们可以在将 nerf 飞镖推到飞轮之前安装固定 nerf 飞镖的部件。

我们用两个 M3 螺栓和螺母将其固定到位。我认为将这样的部件模块化或者不作为平台的一个部件打印在一起是很好的，因为这样我们就可以在需要时随时修改它们。

此时，我们可以将飞轮直流电机连接到电源，以确保它们正常工作，然后再进行组装。

我们将继续安装输出筒。该部件设计用于安装在飞轮之间，并在中心引导 nerf 飞镖，以防它们以一定角度从飞轮中脱出。

在将其固定到倾斜平台之前，我们需要插入两个外径为 47mm、内径为 35mm 的轴承，并且它们之间有间隔环。这些轴承将支撑炮塔的旋转炮筒。

此外，我们还需要添加这个固定环，它将稍后将旋转桶机构固定到位。我们使用两个 M3 螺栓和螺母将该输出筒固定到倾斜机构上。 

接下来，我们可以安装桶底座。该部件将通过轴承围绕我们刚刚放置的输出轴旋转。为了首先将其固定到位，我们需要在其上安装一些螺纹嵌件。然后我们就可以把它装到轴承上了。

我们借助一些 M3 沉头螺栓将其与背面的固定环固定到位。 

一旦我们将两个桶底座安装到位，我们就可以将驱动齿轮放在它们之间的中间。齿轮将由 12V 直流电机驱动。在我的例子中，电机转速为 1300rpm，但也可以低至 300rpm。

直流电机借助连接到倾斜平台的支架固定到位。使用平头螺钉，我们可以将齿轮固定到电机轴上。

现在让我们让这个炮塔看起来超级酷。我们将组装枪管并使其看起来像一把迷你枪。我选择在中间放置一个较大的枪管，削弱飞镖将穿过它，并在该枪管周围放置三个较小的枪管，以获得炫酷的视觉外观。为了更容易进行 3D 打印，我将桶分成两半。它们并不完全是两半，但长度略有不同，所以我们应该记住这一点。为了组装它们，我们将使用这些支架，它们既实用又美观。

因此，我们只需将桶插入支架中，但这里重要的是它们之间的适当配合，以便它们牢固地固定到位。为此，我们可以在 3D 打印时使用切片机中已经提到的水平扩展设置。我想您应该首先进行一些测试打印，以便找出哪些值会给您带来这种过盈配合。

在第一部分中，中央的桶应该是较长的，而其他三个桶应该是较短的。第二个支架应以相反的方向插入，穿过外筒的一半。

然后我们可以添加第二组桶，以及末尾的支架。在这里，我在末尾插入两个括号，同样是为了更好的视觉外观。外侧的枪管应该与最后一个支架一起闪光，并且中央支架向后拉一点。

最后，我们可以简单地用三个 M3 螺栓将该枪管的子组件固定到枪管底座上。

我们需要对另一侧重复相同的过程，这样木桶就完成了。

它们看起来超级酷。当我为他们的电机供电时，甚至更凉爽。

然而，我们可以注意到两个枪管的重量使倾斜平台明显弯曲。在做这个测试时，平台甚至坏了。实际上设计得很糟糕。

大约 8 毫米的单点与侧面的倾斜接头一起支撑整个重量。所以，当然，我必须重新设计它以使其更坚固。幸运的是，有空间可以添加更多材料并增加零件该点的强度。

我还将侧面与中心部分连接起来以获得额外的强度。这些只是 6x7mm 尺寸的小连接，因为这是唯一可用的空间，但对于提高整个平台的坚固性仍然意义重大。

在 3D 打印重新设计的零件时，我还增加了墙壁的数量和填充密度。现在感觉更加坚固了。我重新组装了所有东西并再次进行了测试。虽然现在步进电机和螺杆之间的耦合器失效了，但情况好多了。不过，这没什么大不了的，因为我只是加长了耦合器，以便用两个螺栓而不是一个螺栓将其拧紧。

增加了重量后，倾斜机构仍然会晃动，但它不仅仅是来自倾斜机构，还来自云台，看起来有点失落。所以我说我会把锅底部分升级为6个支撑轴承，而不是4个。

不管怎样，我们可以继续组装 nerf 飞镖推动机构。首先，我们可以将直流电机插入到位。在这里，我插入了一个 1300rpm 的转速，但随后我会意识到，这就是为什么转速太高的原因。这里我们需要最大 100rpm 的电机。不管怎样，这个直流电机通过齿轮组，将驱动一个 6mm 的轴，我们将在其两侧安装推动器部件。

作为轴，我使用 M6 螺纹杆，因为它更便宜且更容易获得。与适当的 6mm 轴相比，螺纹杆的精度不太高，尤其是在组合轴承中使用时，但这很好，因为我们不需要该机构有那么高的精度。

该轴的长度为 166mm，通过倾斜平台内部的一些 M6 螺母固定到位，并压在滚珠轴承上。

齿轮和推动器用一些平头螺钉固定在轴上。推进器机制目前看来工作正常。 

好的，接下来我们可以安装 nerf 飞镖的弹匣。但在我们这样做之前，最好将电线添加到直流电机上，因为目前我们可以更多地访问它们。每个电机需要大约 30 厘米的电线。

至于飞轮的电机，我把它们并联在一起，所以只有单根+和-线连接到控制器，因为它们都应该以相同的速度工作并同时控制。

不过，我们应该测试极性，并确保每个飞轮以正确的方向旋转以发射 nerf 飞镖。我们还可以连接步进电机，然后将所有电线穿过中央开口。 

现在我们可以继续安装飞镖弹匣了。这个可以容纳大约 200 个飞镖，但我们可以通过简单地将其向上或向两侧扩展来轻松增加容量。为了连接到倾斜平台，我们将使用这些支架和一些 M3 螺栓。但在此之前，我们应该为刀库滚筒安装直流电机。

那个安装在一个支架上，我们首先需要用一些 M3 螺栓将其固定到弹匣上。我在这里安装的直流电机是 12V 50rpm，但我们可以更低，比如 20rpm。由于滚筒将以非常低的转速运行，因此它们的轴仅是 3D 打印的。

该电机将通过一组齿轮驱动滚筒。您可以看到，左滚筒由电机齿轮直接驱动，右滚筒由滚筒和电机齿轮之间的另一个齿轮驱动，以产生相反的方向。 

我们需要在杂志上安装一些螺纹插件，然后我们可以用它们将杂志的封面固定在背面。

现在我们可以将弹匣插入到位，并用支架和一些 M3 螺栓和螺母将其固定到倾斜平台上。

就这样，nerf 迷你炮塔就完成了，除了一些盖子，我稍后会添加这些盖子来封闭和保护移动部件。

现在我们可以将直流电机连接到电源，看看一切是如何运动的。现在也是在杂志中添加相同的书呆子飞镖以检查所有这些是否真正有效的好时机。 

我对 nerf 迷你枪系统的最初测试并不是那么好。飞镖经常卡住，所以我不得不对设计进行一些调整才能让它们正常工作。

我必须在对面的站点上添加另一个滚筒，以便更好地加载到系统中。这意味着我必须重新设计孔杂志。我这样做了，以下是这些更改后的样子。

最后，经过如此多的调整和更新，nerf darts loader 的工作是可以接受的。

我不会说它是 100% 完美的，因为它仍然会时不时地卡住，但我仍然认为它已经足够好了。

不管怎样，我们现在可以继续处理电子设备，或者将炮塔连接到我在坦克上的定制 PCB。

电路图

让我们看一下 NERF 迷你炮塔和 RC 坦克的电子设备并解释其工作原理。大脑是基于 ATmega2560 微控制器的板或 Arduino MEGA 板。

物料清单

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至于RC坦克的BOM，请查看RC坦克文章。

因此，飞轮的四个直流电机将通过带有 PWM 信号的单个 MOSFET 进行控制。另一个用于桶电机的 MOSFET。我们不需要改变这两个电机的转速方向，所以我们只需用 PWM 信号控制它们的速度就可以了。另一方面，对于滚轮和推杆电机，我们将使用专用的直流电机驱动器，该电机也具有 H 桥，以便我们能够改变旋转方向。我希望能够改变旋转方向，因为如果飞镖被卡住，我们可以启动滚轮和推动器以相反方向移动，从而松开飞镖。事实证明这个功能是有效的。 

为了驱动两个 NEMA17 步进电机和平移和倾斜机构，我们使用两个 A4988 步进驱动器。

定制 PCB

我从 Arduino 巨型板上拉出了定制 PCB，并将这几个附加部件焊接到位。

您会看到，当我在之前的视频中设计此 PCB 时，我提前进行了规划，并包含了用于连接 MOSFET 和 A4988 步进电机驱动器的专用点。 

您可以从PCBWay项目共享社区找到并下载该PCB的Gerber文件，您也可以通过该社区直接订购PCB。 

是的，我从 PCBWay 订购了 PCB。 PCBWay 提供出色的 PCB 制造和组装服务，我强烈推荐。

不管怎样，我们应该按照电路图中的描述连接所有东西，并将 PCB 放回到 Arduino Mega 板上。

不过，我最终没有使用更高效的 DRV8871 直流电机驱动器来驱动滚筒和推杆电机，而是使用了过时且低效的 L298N 直流电机驱动器。我根本无法让电机与第一批驱动器一起工作；我无法用 PWM 信号正确控制它们的速度。我猜电机类型与 DRV8871 驱动器不匹配。使用L298N驱动器，其PWM控制工作正常。

给坦克供电，之前我用的是3S锂电池，还可以，现在我觉得4S锂电池更合适。

使用 3S 电池时，当电池电压降至标称值 3.7V 时，总输出为 11.1V，已经低于 12V，因此电机失去动力。使用4S电池时，标称总输出为14.8，实际上远高于12V，但我们可以使用降压转换器来固定输出12V。

这样，无论电池充满电至 16.8V 还是耗尽至 14V，我们始终都能获得固定的 12V 电压。不过，我们应该确保在将其连接到电路之前先设置所需的电压。

现在剩下要做的就是对 Arduino Mega 板进行编程并为炮塔提供实时支持。我将快速浏览 Arduino 代码，您将在网站文章中找到其工作原理的更多详细信息。

对 NERF Minigun 炮塔和遥控坦克进行编程

您可以在 Cults3D 上找到并下载代码以及 3D 文件。

因此，我们使用 IBusBM 库读取来自 RC 发送器的传入数据。

<前>05

我们使用流行的 Flysky fs-i6 遥控发射器的全部 10 个通道。这是官方的 6 通道 RC 发射器，但我们可以打开另外 4 个通道来工作。  

我们根据传入数据的用途将其转换为合适的值。

<前>14

例如，我们将左操纵杆通道 3 传入数据转换为 0 到 400 之间的值，然后与 AccelStepper 库中的 setSpeed 函数一起使用，以适当的速度运行步进电机。 

另一方面，为了控制直流电机，我们将传入的数据转换为 0 到 255 之间的值，以便使用 AnalogWrite() 函数以 PWM 值驱动电机。

<前>21

为了更好地理解代码，请检查代码本身，因为它包含注释和特定行如何工作的描述。

测试 NERF 迷你炮塔

上传代码后，我们可以启动机器人平台和遥控发射器进行测试。在发射器显示屏上，我们可以注意到锂聚合物电池电压，以及接收器和发射器电压。使用正确的操纵杆，我们可以控制坦克的运动。我将灯光控制设置为左侧三向摇杆开关，以便我们可以选择两种不同的灯光模式。

使用左操纵杆，我们控制炮塔的平移和倾斜系统。使用正确的操纵杆，我们可以激活 nerf 飞镖发射。使用右侧电位器，我们可以控制点火速率，使用左侧电位器控制点火功率，即飞轮转速。最酷的部分是一切都可以同时工作。坦克可以在驾驶、平移、倾斜以及打开灯时发射削弱飞镖。 

尽管如此，说实话，这真是一段痛苦的旅程。我在设计和构建这个项目时遇到了很多问题，这就是为什么我决定向您展示所有这些，以便您可以看到有时需要做什么来制作这样的项目。

我希望您喜欢本教程并学到一些新东西。