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“海滩巨兽”是什么机械原理?——连杆形式的腿机构简析

2019-07-03  长沙7喜

腿机构(或者叫行走机构)是一种旨在模仿人类或动物行走运动的连杆机构。机械腿可以有一个或多个驱动,可以实现简单的平面运动或复杂的空间运动。提起连杆机构形式的腿机构,我们一般可以想到Jansen制作的沙滩怪兽(Strandbeast)。

最早的沙滩巨兽

这个是沙滩巨...毛毛虫?

风力沙滩巨兽

升级连体版

纸质?板材?

接下来我们一起来看一下视频,里面包含了各式各样的“海滩巨兽”。

那么看似复杂的复杂的海滩巨兽到底是怎样的一个结构呢?作者对里面的关键机械单元进行了解析。

听不懂没关系,其实就是每个海滩巨兽,都是有较为简单的机械单元复合而成。

而这个最简单元就是之后被命名为“Jansen连杆”的机构。如果再进行拆解,也可以看成是有多个简单的连杆机构组成(一个小问题,到底包含哪些简单的连杆机构呢?欢迎留言),多个“Jansen连杆”复合而成就是下面这样的结构。

Jansen和他的仿生兽(StrandBeest)腿机构之所以如此精巧,主要满足了以下特点:

  1. 接触地面时的垂直速度尽量恒定;

  2. 当支脚不接触地面时,应尽快移动;

  3. 恒定的力矩/力输入;

  4. 足够的步幅高度;

  5. 对于2条腿或4条腿机构,支脚需要有至少1/2的运动周期接触地      面;对于3条腿或6条腿机构,支脚需要有至少1/3的运动周期接触地面;

  6. 最小化的运动质量;

  7. 质心总是在支撑底座内部;

  8. 转向时,每条腿(或每组腿)应分别控制;

  9. 腿机构能够实现前行和后退。

       ......

当然,大师不是只用来仰望的,普通老师想要设计出来这样精巧的结构,也可以从最基础的机构开始练习,虽然不能马上设计出来属于自己的原创结构,也至少能够理解这些结构背后的原理。

然后就有网友使用乐高EV3做了类似的作品,EV3版海滩巨兽。

创新都是从模仿开始的,当然,前提是不能一味模仿,也要了解掌握里面的知识,这样知识积累到一定程度,自己在做东西的时候,也会有所突破。

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