2024年2月2日，获悉，活跃于YouTube的自媒体创作者James Bruton最近公布了自己的最新项目——全向球轮电动自行车。

△3D打印全向球轮电动自行车渲染图
James Bruton曾是一名玩具设计师，擅长机器人、电气和机械工程领域。这款全向球轮自行车采用两个刚性球轮保持平衡，并能够向任何方向移动。为了制造这辆自行车，Bruton广泛利用了3D打印技术，特别是使用了LSB 3D Printers的1.2毫米喷嘴来制造大型结构部件。LSB 3D Printers是一家专门提供高精度3D打印解决方案的公司。此外，他还从3D打印材料供应商3D Fuel采购了线材，以确保这款自行车的耐用性和功能性。

△Lulzbot 3D打印机正在制造全向自行车的结构部件
解决全向自行车工程难题开发全向自行车项目面临着巨大的工程挑战，尤其是在实现稳定平衡和精确控制方面。James Bruton 通过集成三个全向轮来驱动每个球轮，从而实现侧向滑动和前后推进的能力。然而，初始原型遇到了车轮打滑和球轮旋转不一致的问题。为了解决这些问题并提高稳定性，Bruton将车轮的方向调整了90度，并且仅对其中两个轮子提供动力。他解释道：“我之前从未尝试过使用这种方向的轮子来构建球平衡机器人，因此我认为我们的首要任务是实际构建它，以观察它是否能够正常运作。”

△全向球轮电动自行车的车轮
此外，为了减轻静电对电机性能的影响，Bruton实施了接地技术。在测试运行中，成功实现平衡标志着一个重大成就，尽管仍需进一步调整PID参数以优化整体性能。这些调整对于确保全向球轮自行车的顺畅运行至关重要，特别是在面对各种地面条件时。

△James Bruton为全向球轮自行车提供动力
3D打印技术创新设计中的关键应用

该自行车的设计和构造涉及大量3D打印部件，这些部件不仅尺寸大而且精度高，用于支撑相隔120度的全向轮。Bruton利用选择性激光烧结（SLS）技术来制造这些复杂部件，这种方法无需昂贵的模具即可确保高精度。另外，他与一家专注于印刷电路板和增材制造的制造商PCB Way合作，以获得对自行车结构完整性至关重要的定制铝制部件。

△测试全向球轮自行车
3D打印机器技术的使用不仅加快了原型的制作速度，还便于进行必要的调整，从而促进了开发过程中的迭代改进。展望未来，Bruton计划通过整合先进的传感器和响应速度更快的电机驱动器来升级自行车的电子系统，以进一步提升它的平衡性和控制性能。同时，他还在着手添加车把和车座，旨在进一步改善用户体验和骑行性能。他乐观地表示：“这将会非常棒”，并相信这款电动自行车有潜力彻底改变个人出行方式。

通过记录他的制作过程并在互联网上享这些挑战，Bruton不仅推动了自己项目的进展，还激励了一群制造商和工程师去探索设计和技术的新领域。他的工作为3D打印社区提供了一个宝贵的资源，同时展示了这种技术在复杂项目中的实际应用潜力。