本章内容简介
n 固定层
n 模块最大化
n 载重结构
n 组装:底盘、模块、负载
5.1简介
前面介绍了马达与传感器,几何结构与传动装置,现在该将这些组件结合起来,搭建一些更复杂的东西。我们倡导制作机器人要有创意,所以,本书不介绍什么通用规则与风格指南,因为根本就没法介绍。本章将简要介绍一些搭建技巧,在你设计自己的机器人或机器人系统时可能会有所启发,
5.2固定层
我们在第一章中已经介绍过积木标准,水平与垂直梁之间的互锁是如何实现的,其顺序是:1根梁,2块板子,再一根梁,再2块板子……
我们可以利用两根梁之间加一层板的方式,将两组梁叠在一起,这样就可以得到一个很简单的底盘, 如图5.1所示。虽然简单,但结构非常结实。这也证明了第1章介绍用垂直梁锁定水平梁的重要性了,如果拿走4个1x6要垂直梁,结构就很容易松散掉。
图5.1 一个简单的底盘
我们不必将所有的梁都沿同一方向摆放,而将板子沿另一方向摆放。可能你需要两边都需要摆梁,如图5.2所示结构,即在中间使用了梁。
图5.2 梁与板子交叉摆放
注意:
请用黑色的销连接梁。因为黑销比灰色的销有更大摩擦力,与梁的孔配合更紧密。而灰色的锁子,适合于做可移动连接时使用 ,如杠杆与臂。
有时,你想用某个部件在水平梁高度内固定层,可能因为需要将板或梁嵌在水平梁上面或者下面。但垂直固定的梁可能会稍微超出水平梁结构上面或下面。此时,连接臂便显得非常有用,如图5.3所示的三个例子。
连接臂a:两个1x5的连接板及两个标准单位的黑色锁子
连接臂b: 1个1x5的连接板及0.75标准的灰色锁子
连接臂c:两个1x3的连接板及一端有轴的锁子
注意:
让每个乐高积木都有一个名字并不是件容易的事,一些人将连接板称为半梁,因为它只有梁的高度的一半。因此,我们选择了被大多数人接受的术语:请参考LUGNET LEGO组件表(附录A中有该网站的网址)。
图5.3 使用liftarm固定梁
尽管我们强调固定梁的重要性,但我们也要用最少的部件搭出稳定的结构。如果需要固定的水平梁比较短,用一根垂直梁就可以固定。图5.4a所示的结构就比b所示的结构好,因为相对来说,a结构经b结构使用组件少,重量更轻。实际上,在设计机器人时,重量是必须考虑的一个重要因素,尤其是在设计可移动机器人时,由于物体自身的惯性及马达的轴所能承受的摩擦力等多种原因,重量的增大,将导致机器人性能的降低。
图5.4 一根垂直的梁就足可以完成固定作用。
技巧与提示:
什么是惯性?
物理学上,惯性即物体所要保持原有的运动或静止状态的趋势:即原来静止的物体会倾向于保持静止状态,原来运动的物体会努力保持运动的状态、速度及方向,这是所有物体的共性。但是我们看到,外界改变其原状态需要的条件不同,这主要取决于物体的质量(物质的量)。有一种现象可以很好地说明物体质量对其惯性的影响。大家都在商场购物的经历:购物车。购物车空着时,稍用些力,我们就很容易推动它或使它停下来,或改变其前进的方向。随着里面放的货物越来越多,改变它的状态需要费的力气就会变大。这是什么原因呢?原来,物体质量增加,其惯性也随着增加了。同样,你的机器人质量越大,加速或制动时需要马达提供的力量就越大。