Мой сын занимается в кружке с конструктором LegoWeDo. Не буду говорить о том, как ему это нравиться и как это интересно. ОЧЕНЬ нравится.
В этом кружке регулярно проводятся конкурсы. А на конкурс требуется создать интересную модель. Этим обычно занимается вся семья.
В этот раз сын решил создать шагоход. А мы ему в помощь, как обычно.
Шагоходы, или шагающие машины, — разнообразные машины, передвигающиеся при помощи сгибающихся или вращающихся на шарнире опорных конструкций (ног). Основными достоинствами шагоходов являются повышенная проходимость по пересеченной местности и высокая маневренность.
Во многих фантастических фильмах существует шагающий транспорт. Но не только в фантастике, но и в реальной жизни создавались и создаются шагающие машины, не имеющие, правда, пока широкого распространения.
При создании шагающего механизма важно решить задачу преобразования вращательного движения в прямолинейное. Одним из первых эту задачу решил русский ученый Пафнутий Львович Чебышев.
Чебышёв изготовил первый в мире «4-х ногий» шагающий механизм, который пользовался большим успехом на Всемирной выставке в Париже в 1878 году. Это изобретение поразило посетителей выставки тем, что казалось посетителям живым.
«Стопоходящая машина» П. Л. Чебышёва представляет собой четыре объединённых в две пары лямбда механизмов Чебышёва, смонтированных на одном общем основании.
Принцип действия такой:
Вращение передается на кривошип, который через шарнир соединен с шатуном. Середина шатуна шарнирно соединена с корпусом через коромысло. Свободный конец ведомого шатуна двигается по траектории, напоминающей шляпку гриба. При этом нижняя часть траектории происходит практически по прямой. Если к свободной части шарнира приделать «ногу» и сделать таких ног четыре, а также жестко связать диагональные ноги - получаем шагающий механизм.
Принципы действия механизма Чебышева применяются и в моей модели.
При создании модели сначала сделали кинематическую модель, чтобы понять как должны работать элементы конструкции. При создании модели выяснилось, что для слаженной работы механизма нужно выдерживать взаимные размеры деталей.
По образцу собрали одну, а потом и другие «ноги» шагохода.
Привод модели построен следующим образом:
Мотор через червячную передачу вращает переднюю ось механизма. Ось подключена непосредственно к шестерне червячной передачи. На этой же оси закреплена вторая шестерня. Через нее вращение передается на заднюю ось шагохода через промежуточную шестерню. Дополнительная шестерня нужна для того, чтобы обе оси крутились в одно направлении. На осях закреплены четыре кривошипа шарнирно связанные с рычагами ног. Середины рычагов через коромысла шарнирно связаны с корпусом шагохода.
После сборки необходимо подобрать положение двигающих рычагов, чтобы движение ног шагохода попадало в ритм.
Для того, чтобы модель была устойчивой необходимо связать ноги по диагонали.
Для решения этой задачи пришлось использовать дополнительные элементы из жесткой проволоки.
Вот, наконец, шагоход готов!
Итог
«Шагоход».
Модель собрана из конструктора «Lego WeDo».
Использованы следующие элементы:
✓ детали Lego,
✓ мотор,
✓ коммутатор.
Управление шагоходом написано в программе Lego Education.
Обобщив все полученные знания, согласно чертежам Чебышева мы смогли повторить одно из его изобретений – макет стопоходящей машины.