Mechanismus nohou - Leg mechanism - Wikipedia
A mechanismus nohou (chodící mechanismus) je a mechanický systém navržen tak, aby poskytoval hnací sílu přerušovaným třecím kontaktem se zemí. To je v rozporu s kola nebo souvislé stopy 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.[1]
Časný design pro mechanismus nohou zvaný Plantigrádský stroj podle Pafnuty Čebyšev byl uveden na Expozice Universelle (1878). Originální rytiny pro tento mechanismus nohou jsou k dispozici.[2] Konstrukce mechanismu nohou pro Ohio State Adaptive Suspension Vehicle (ASV) je uvedena v knize z roku 1988 Stroje, které chodí.[3] V roce 1996 W-B. Shieh představil metodiku návrhu pro mechanismy nohou.[4]
Umělecká díla Theo Jansen,[5] vidět Jansenovo spojení, byl zvláště inspirativní pro konstrukci mechanismů nohou, stejně jako Klannův patent, který je základem pro nožní mechanismus Mondo Spider.
Cíle designu
- horizontální rychlost pokud možno konstantní při dotyku se zemí (fáze podpory)[1][6]
- 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 alespoň na polovinu cyklu[1] respektive třetina cyklu pro mechanismus tří / šesti nohou
- minimalizovaná pohybující se hmota
- vertikální těžiště vždy uvnitř základny podpory[1]
- rychlost každé nohy nebo skupiny nohou by měla být samostatně ovladatelná pro řízení[6]
- mechanismus nohou by měl umožňovat chůzi dopředu a dozadu[6]
Dalším designovým cílem může být to, že operátor může řídit výšku a délku kroku atd.[6] Toho lze relativně snadno dosáhnout pomocí hydraulického nožního mechanismu, ale u nožního mechanismu na základě kliky to není možné.[6]
Optimalizace musí být provedena pro celé vozidlo - v ideálním případě by se změna síly / točivého momentu během otáčení měla navzájem rušit.[1]
Dějiny
Richard Lovell Edgeworth v roce 1770 se pokusil zkonstruovat stroj, který nazval „Dřevěný kůň“, ale nebyl úspěšný.[7][8]
Patenty
Patenty na konstrukci nožních mechanismů se pohybují od otočných kliky po čtyřbarevné a šestibarové závěsy.[9] Viz například následující patenty:
- Americký patent č. 469 169 Hračka na figurky, F. O. Norton (1892).
- Patent USA č. 1146 700, Animovaná hračka, A. Gund (1915). Mechanismus nohou tvořený převrácená klika.
- Patent USA č. 1 363 460, Walking Toy, J. A. Ekelund (1920). Mechanismus nohou tvořený a otočná klika s nástavci, které se dotýkají země.
- US Patent No. 1,576,956, Quadruped Walking Mechanism, E. Dunshee (1926). A čtyřramenný mechanismus nohou který ukazuje, že křivka vazebního členění tvoří trajektorii chodidla.
- US Patent No. 1803197, Walking Toy, P. C. Marie (1931). Další otočná klika mechanismus nohou.
- Patent USA č. 1 819 029, mechanický kůň, J. St. C. King (1931). Mechanismus kliky-vahadla s jednosměrným třecím mechanismem v noze.
- Patent USA č. 2 591 469, Animovaná mechanická hračka, H. Saito (1952). An klikový mechanismus s obráceným posuvem pro přední nohu a kliky pro zadní nohu.
- US patent č. 4095661, Walking Work Vehicle, J. R. Sturges (1978). A lambda mechanismus v kombinaci s vazbou rovnoběžníku tvoří překládací rameno, které sleduje vazební křivku.
- Patent USA č. 6 260 862, Walking Device, J. C. Klann (2001). Křivka vazebního členu čtyřbodového závěsu vede spodní článek sériového řetězu RR a vytváří mechanismus nohou, známý jako Klann spojení.
- 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.
- Patent USA č. 6 488 560, Walking Apparatus, Y. Nishikawa (2002). Další mechanismus otočných klik.
Galerie
Stacionární
Mechanismus nohou s osmi tyčemi [10]
Vycházková židle Tokyo Institute of Technology[11]
2 mechanismus nohou sběrače DOF[12]
2 DOF nožní mechanismus typu RPRPR.[13]
Strandbeest (použité spojení Jansen)
Ghassaei propojení[1]
Plantchradní stroj Tchebyshevs[14]
Propojení TrotBot (bez propojení paty)[15]
TrotBot[16] Variabilita rychlosti spojení při změnách výšky terénu
Chodec[16] Variabilita rychlosti spojení při změnách výšky terénu
Strider Linkage[17]
Stezky po stezkách Strandbeest, TrotBot, Strider a Klann
Chůze
| * | 4 nohy | 6 nohou |
|---|---|---|
| Strandbeest |  |  |
| Ghassaei |  |  |
| Klannova vazba 1 |  |  |
| Klannova vazba 2 |  | |
| Plantigrádní mechanismus |  | |
| Klusák[18] |  |  |
| Strider Linkage[17] |  |  |
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
- ^ A b C d E F Ghassaei, Amanda (20. dubna 2011). Návrh a optimalizace mechanismu nohou založeného na klikách (PDF) (Teze). Pomona College. Archivováno (PDF) z původního dne 29. října 2013. Citováno 27. července 2016.
- ^ P. L. Tchebyshev. Plantigrádské gravírování. uloženo v Musée des arts et métiers du Conservatoire national des arts et métiers Paříž, Francie CNAM 10475-0000.
- ^ S. M. Song a K. J. Waldron (listopad 1988). Stroje, které chodí: Adaptivní odpružené vozidlo. MIT Press.
- ^ W. B. Shieh (1996). Návrh a optimalizace rovinných mechanismů nohou se symetrickými cestami nožních bodů (Teze). Disertační práce, University of Maryland.
- ^ Theo Jansen. Strangdbeest.
- ^ A b C d E Shigley, Joseph E. (září 1960). The Mechanics of Walking Vehicles: A Feasibility Study (PDF) (Zpráva). University of Michigan Department of Mechanical Engineering. Archivováno (PDF) z původního dne 4. března 2016. Citováno 27. července 2016. Alternativní URL
- ^ Giesbrecht, Daniel (8. dubna 2010). Návrh a optimalizace jednostupňového mechanismu nohou s osou tyčí pro chodící stroj (Teze). University of Manitoba. hdl:1993/3922.
- ^ Uglow, Jenny (2002). The Lunar Men: Five Friends whose Curiosity Changed the World. New York, New York: Farrar, Strauss a Giroux. ISBN 0-374-19440-8. Citováno 27. července 2016.
- ^ J. Michael McCarthy (březen 2019). Kinematická syntéza mechanismů: projektový přístup. MDA Press.
- ^ Simionescu, P.A .; Tempea, I. (20. – 24. Června 1999). Kinematická a kinetostatická simulace mechanismu nohou (PDF). 10. světový kongres o teorii strojů a mechanismů. Oulu, Finsko. 572–577. Citováno 27. července 2016.
- ^ Funabashi, H .; Takeda, Y .; Kawabuchi, I .; Higuchi, M. (20. – 24. Června 1999). Vývoj vycházkové židle s mechanismem přizpůsobujícím si vlastní postoj pro stabilní chůzi po nerovném terénu. 10. světový kongres o teorii strojů a mechanismů. Oulu, Finsko. str. 1164–1169.
- ^ Simionescu, P.A. (21. – 24. Srpna 2016). MeKin2D: Suite for Planar Mechanism Kinematics (PDF). Konference ASME 2016 Design Engineering Technical Conferences and Computers and Information in Engineering Conference. Charlotte, NC, USA. s. 1–10. Citováno 7. ledna 2017.
- ^ Simionescu, P.A. (2014). Počítačové grafy a simulační nástroje pro uživatele AutoCADu (1. vyd.). Boca Raton, Florida: CRC Press. ISBN 978-1-4822-5290-3.
- ^ http://en.tcheb.ru/1
- ^ Vagle, Wade. „Plány propojení TrotBot“. DIYwalkers.
- ^ A b „Shigley's Study Applied“. DIYwalkers.
- ^ A b Vagle, Wade. „Plány propojení Strider“. DIYwalkers.
- ^ https://www.diywalkers.com/trotbot.html
externí odkazy
Média související s Mechanismus nohou na Wikimedia Commons
Média související s