Механизм ноги - Leg mechanism

Strandbeest Тео Янсена, группа плоских шагающих механизмов.

А ножной механизм (ходячий механизм) - это механическая система предназначен для создания движущей силы за счет прерывистого фрикционного контакта с землей. Это контрастирует с колеса или же непрерывные дорожки которые предназначены для поддержания постоянного фрикционного контакта с землей. Механические ножки связи которые могут иметь один или несколько приводов и могут выполнять простое плоское или сложное движение. По сравнению с колесом ножной механизм потенциально лучше приспособлен к неровной местности, поскольку он может преодолевать препятствия.[1]

Ранний дизайн ножного механизма, названный Аптечная машина к Пафнутый Чебышев был показан на Выставка Universelle (1878). Имеются оригинальные гравировки этого ножного механизма.[2] Конструкция механизма ноги для автомобиля с адаптивной подвеской (ASV) штата Огайо представлена ​​в книге 1988 г. Машины, которые ходят.[3] В 1996 году компания W-B. Шие представила методологию проектирования ножных механизмов.[4]

Произведение искусства Тео Янсен,[5] видеть Связь Янсена, особенно вдохновляет при разработке механизмов ног, а также Кланн патент, который является основой ножного механизма Mondo Spider.

Цели дизайна

  • горизонтальная скорость как можно более постоянная при касании земли (фаза поддержки)[1][6]
  • пока ступня не касается земли, она должна двигаться как можно быстрее
  • постоянный крутящий момент / усилие (или, по крайней мере, отсутствие резких скачков / изменений)
  • высота шага (достаточная для просвета, не слишком большая для экономии энергии)
  • нога должна касаться земли не менее половины цикла для механизма с двумя / четырьмя ногами[1] или соответственно треть цикла для механизма с тремя / шестью ножками
  • минимальная движущаяся масса
  • вертикальный центр масс всегда внутри основания опоры[1]
  • скорость каждой ноги или группы ног должна контролироваться отдельно для управления[6]
  • механизм ноги должен позволять ходить вперед и назад[6]

Другая цель дизайна может заключаться в том, чтобы оператор мог контролировать высоту, длину и т. Д. Шага.[6] Это может быть относительно легко достигнуто с помощью гидравлического ножного механизма, но практически невозможно с помощью кривошипного ножного механизма.[6]

Оптимизация должна выполняться для всего транспортного средства - в идеале изменение силы / крутящего момента во время вращения должно компенсировать друг друга.[1]

История

Ричард Ловелл Эджворт В 1770 году он попытался сконструировать машину, которую он назвал «Деревянная лошадь», но безуспешно.[7][8]

Патенты

Патенты на конструкции ножных механизмов варьируются от вращающихся кривошипов до четырех- и шестиполюсных рычагов.[9] См., Например, следующие патенты:

Галерея

Стационарный

  • Восьмистворчатый ножной механизм [10]

  • Прогулочное кресло Токийского технологического института[11]

  • Механизм ножки пантографа с 2 степенями свободы[12]

  • Механизм с 2-мя степенями свободы типа РПРПР.[13]

  • Strandbeest (применена связь Янсена)

  • Ghassaei Linkage[1]

  • Стеблевский аппарат Чебышева[14]

  • TrotBot Linkage (без пятки)[15]

  • TrotBot[16] Изменчивость скорости сцепления при изменении высоты земли

  • Страйдер[16] Изменчивость скорости сцепления при изменении высоты земли

  • Связь долгонога[17]

  • Пешеходные дорожки связок Strandbeest, TrotBot, Strider и Klann

Ходьба

*4 ноги6 ног
StrandbeestStrandbeest гуляет на четырех ногах.gifStrandbeest гуляет на шести ногах.gif
GhassaeiПешеходные тропы зверей Гасаи traced.gifGhassaei Beest идет с шестью ногами.gif
Кланн связь 1Klann Linkage Ходьба на четырех ногах.gifKlann Linkage six leg.gif
Кланн связь 2Klann Linkage Ходьба на четырех ногах - альтернативные меры.gif
Плантиградный механизмПлантиградная ходьба, 4 ноги. Gif
Тротбот[18]Trotbot-Walking.gif
TrotBot с 6 ножками Moving.gif
Связь долгонога[17]
Strider Linkage Robot.gif
Прототип страйдера, 4 ноги с каждой стороны
Связка Strider в Motion.gif

Сложный механизм

Выше показаны только плоские механизмы, но есть и более сложные механизмы:

  • Lauron4c 2009 FZI Karlsruhe.jpg
  • Legged robot.jpg
  • Sechsbeiniger Laufroboter LAURON aus dem Jahr 1995 в Немецком музее в München entwickelt vom Forschungszentrum Informatik, Karlsruhe.jpg

Смотрите также

Рекомендации

  1. ^ а б c d е ж Гасаи, Аманда (20 апреля 2011 г.). Конструкция и оптимизация механизма ноги с кривошипом (PDF) (Тезис). Помона Колледж. В архиве (PDF) из оригинала 29 октября 2013 г.. Получено 27 июля 2016.
  2. ^ П. Л. Чебышев. Машинная гравировка для стопы. хранится в Музее искусств и ремесел Национальной консерватории искусств и ремесел, Париж, Франция, CNAM 10475-0000.
  3. ^ С. М. Сонг и К. Дж. Уолдрон (ноябрь 1988 г.). Машины, которые ходят: автомобиль с адаптивной подвеской. MIT Press.
  4. ^ В. Б. Ши (1996). Конструкция и оптимизация плоских механизмов ног с симметричными траекториями ступней (Тезис). Докторская диссертация, Мэрилендский университет.
  5. ^ Тео Янсен. Strangdbeest.
  6. ^ а б c d е Шигли, Джозеф Э. (сентябрь 1960). Механика шагающих транспортных средств: технико-экономическое обоснование (PDF) (Отчет). Кафедра машиностроения Мичиганского университета. В архиве (PDF) из оригинала 4 марта 2016 г.. Получено 27 июля 2016. Альтернативный URL
  7. ^ Гисбрехт, Даниэль (8 апреля 2010 г.). Проектирование и оптимизация механизма с восемью стержнями с одной степенью свободы для шагающей машины (Тезис). Университет Манитобы. HDL:1993/3922.
  8. ^ Углоу, Дженни (2002). Лунные люди: пять друзей, чье любопытство изменило мир. Нью-Йорк, Нью-Йорк: Фаррар, Штраус и Жиру. ISBN  0-374-19440-8. Получено 27 июля 2016.
  9. ^ Дж. Майкл Маккарти (март 2019 г.). Кинематический синтез механизмов: проектный подход. MDA Press.
  10. ^ Simionescu, P.A .; Tempea, I. (20–24 июня 1999 г.). Кинематическое и кинетостатическое моделирование механизма ноги (PDF). 10-й Всемирный конгресс по теории машин и механизмов. Оулу, Финляндия. стр. 572–577. Получено 27 июля 2016.
  11. ^ Funabashi, H .; Takeda, Y .; Kawabuchi, I .; Хигучи, М. (20–24 июня 1999 г.). Разработка прогулочного кресла с механизмом саморегулирования для устойчивой ходьбы по пересеченной местности.. 10-й Всемирный конгресс по теории машин и механизмов. Оулу, Финляндия. С. 1164–1169.
  12. ^ Симионеску, П.А. (21–24 августа 2016 г.). MeKin2D: набор для кинематики плоских механизмов (PDF). ASME 2016 Технические конференции по проектированию и Компьютеры и информация в инженерной конференции. Шарлотта, Северная Каролина, США. стр. 1–10. Получено 7 января 2017.
  13. ^ Симионеску, П.А. (2014). Инструменты компьютерного построения графиков и моделирования для пользователей AutoCAD (1-е изд.). Бока-Ратон, Флорида: CRC Press. ISBN  978-1-4822-5290-3.
  14. ^ http://en.tcheb.ru/1
  15. ^ Вэгл, Уэйд. «Планы связи TrotBot». Сделай сам.
  16. ^ а б «Прикладное исследование Шигли». Сделай сам.
  17. ^ а б Вэгл, Уэйд. "Планы связи страйдеров". Сделай сам.
  18. ^ https://www.diywalkers.com/trotbot.html

внешняя ссылка