Mechanismus nohou - Leg mechanism
Mechanismus noha (chůze mechanismus) je mechanický systém navržen tak, aby hnací síla přerušovaným třecího kontaktu se zemí. To je v rozporu s koly nebo souvislými pásy, které jsou určeny k udržování trvalého třecího kontaktu se zemí. Mechanické nohy jsou vazby, které mohou mít jeden nebo více akčních členů a mohou provádět jednoduchý rovinný nebo složitý pohyb. Ve srovnání s kolem je mechanismus nohou lépe přizpůsoben nerovnému terénu, protože může překračovat překážky.
Na výstavě Universelle (1878) byl představen raný design mechanismu pro nohy, který se jmenoval Plantigrade Machine od Pafnuty Chebysheva . Originální rytiny pro tento mechanismus nohou jsou k dispozici. Konstrukce nožního mechanismu pro Ohio State Adaptive Suspension Vehicle (ASV) je uvedena v knize Machines that Walk z roku 1988 . V roce 1996 WB. Shieh představil metodiku návrhu pro mechanismy nohou.
Umělecká díla Thea Jansena , viz Jansenova vazba , byla obzvláště inspirativní pro konstrukci nožních mechanismů, stejně jako pro Klannův patent , který je základem pro nožní mechanismus Mondo Spider .
Cíle designu
- vodorovná rychlost pokud možno konstantní při dotyku se zemí (fáze podpory)
- zatímco se noha nedotýká země, měla by se pohybovat co nejrychleji
- konstantní vstup točivého momentu / síly (nebo alespoň žádné extrémní hroty / změny)
- výška kroku (dostatečná pro volný prostor, ne příliš pro úsporu energie)
- noha se musí u mechanismu se dvěma nebo čtyřmi nohama dotýkat země nejméně polovinu cyklu, u mechaniky se třemi / šesti nohami třetinu cyklu
- minimalizovaná pohybující se hmota
- vertikální těžiště vždy uvnitř základny podpory
- rychlost každé nohy nebo skupiny nohou by měla být samostatně ovladatelná pro řízení
- mechanismus nohou by měl umožňovat chůzi dopředu a dozadu
Dalším designovým cílem může být to, že operátor může řídit výšku a délku kroku atd. Toho lze relativně snadno dosáhnout pomocí hydraulického nožního mechanismu, ale u nožního mechanismu na základě kliky to není možné.
Optimalizace musí být provedena pro celé vozidlo - v ideálním případě by se změna síly / točivého momentu během otáčení měla navzájem rušit.
Dějiny
Richard Lovell Edgeworth se v roce 1770 pokusil zkonstruovat stroj, který nazval „Dřevěný kůň“, ale nebyl úspěšný.
Patenty
Patenty na konstrukci nožních mechanismů se pohybují od otočných kliky po čtyřtaktové a šestibokové závěsy. Viz například následující patenty:
- Americký patent č. 469 169 Obrázek Toy, FO Norton (1892) .
- US patent č. 1 146 700, Animovaná hračka, A. Gund (1915) . Mechanismus nohou tvořený obrácenou klikou .
- Patent USA č. 1 363 460, Walking Toy, JA Ekelund (1920) . Mechanismus nohou tvořený rotující klikou s prodloužením, které se dotýká země.
- US patent č. 1 576 956, Quadruped Walking Mechanism, E. Dunshee (1926) . Čtyřpákový mechanismus noha , který ukazuje vazební křivka tvoří nohu trajektorie.
- US patent č. 1 803 197, Walking Toy, PC Marie (1931) . Další mechanismus otočných klik .
- US patent č. 1 819 029, mechanický kůň, J. St. C. King (1931) . Mechanismus kliky-vahadla s jednosměrným třecím mechanismem v noze.
- US patent č. 2 591 469, Animovaná mechanická hračka, H. Saito (1952) . Obráceně jezdec klikový pohon pro přední nohy a klikovou kulisu pro zadní nohy.
- US patent č. 4095661, Walking Work Vehicle, JR Sturges (1978) . Mechanismus lambda v kombinaci s rovnoběžníku vazbou za vzniku překládání nohu, který sleduje křivku spřáhla.
- US patent č. 6 260 862, Walking Device, JC Klann (2001) . Křivka vazebního členu čtyřprutové vazby vede spodní článek sériového řetězu RR a vytváří mechanismus nohy, známý jako vazba Klann .
- US patent č. 6 481 513, Single Actuator per Leg Robotic Hexapod, M. Buehler et al. (2002) . Mechanismus nohou, který se skládá z jediné otočné kliky.
- US patent č. 6 488 560, Walking Apparatus, Y. Nishikawa (2002) . Další mechanismus otočných klik.
Galerie
Stacionární
Mechanismus nohou s osmi tyčemi
Vycházková židle Tokyo Institute of Technology
2 mechanismus nohou sběrače DOF
2 DOF nožní mechanismus typu RPRPR.
Strandbeest (použité spojení Jansen)
Ghassaei propojení
Plantchradní stroj Tchebyshevs
Propojení TrotBot (bez propojení paty)
Variabilita rychlosti propojení TrotBot při změně výšky terénu
Variabilita rychlosti spojky Strider při změně výšky terénu
Strider Linkage
Stezky po stezkách Strandbeest, TrotBot, Strider a Klann
Chůze
| * | 4 nohy | 6 nohou |
|---|---|---|
| Strandbeest |
|
|
| Ghassaei |
|
|
| Klannova vazba 1 |
|
|
| Klannova vazba 2 |
|
|
| Plantigrádní mechanismus |
|
|
| Klusák |
|
 |
| Strider Linkage |
 |
 |
Složitý mechanismus
Nahoře jsou ukázány pouze planární mechanismy, ale existují i složitější mechanismy:
Viz také
- Hexapod (robotika)
- Jansenovo spojení
- Kinematika
- Kinematické páry
- Klann spojení
- Čebyševův lambda mechanismus
- Propojení (mechanické)
- Stroj
- Mecha
- Mobilní robot
Reference
externí odkazy
-
Média související s mechanismem nohou na Wikimedia Commons
