Jeffrey Cross
Jeffrey Cross

构建Strandbeest时要避免的6个常见问题

也许你已经看过Theo Jansen的Strandbeest或“风行者”的视频,并决定你需要自己的。几年前发生在我身上,经过四次'beest迭代后,我终于有一个相当一致的工作(并且在 使: 第54卷!)。它在今年的奥兰多制造商展上走了两天大部分时间,并且似乎引起了很多关注,所以我认为它非常成功。

话虽这么说,从我的车库里拿出一个工作模型需要几年的灵感。 Jansen发布了复制机器所需的连接长度,但正如我所知,这只是一个开始。我在学习这些课程时学到了很多东西,所以如果你决定参加这个课程,这里有一些可以帮到你的东西。

这是一项大工作

在Orlando Maker Faire展出数年的作品

首先,您可能不会在周末设计和构建其中一个装置。我开始尝试用四条腿进行尝试,并发现这种方式太不稳定,但是,在通电时,它确实在悬挂时显示出漂亮的效果。即使达到这一点,也需要近一年的时间来完成工作。下一个,有8条腿,大约是高尔夫球车的组装大小,从来没有真正起作用。显然我比我咀嚼的要多得多。

接下来的两次迭代(第一次在这里看到)更小更轻,实际上走了。显然我的“原型”实际上比成品大一点。

精度和“Slop”

虽然Jansen的机器大多是用PVC管制造的,但如果你想自己制造,那么一切都需要相当安全。这种特别明显的是这种类型的助行器腿组件。如果他们可以在关节处翻转,那么当腿接触地面时,这种或那种方式几度都会增加。中央凸轮轴组件是另一个问题区域,因为如果没有正确对准它可能会被绑定。

为了在腿部对抗这种情况,它们需要足够大以至于不能“翻转”,或者相对紧密地保持在一起。不幸的是,任何一种解决方案都会对增加的重量或摩擦产生影响,因此您必须考虑每种解决方案的权衡。我见过的一个想法是在腿关节内使用垫片来加宽它们而不增加太多的重量,这似乎是一个很好的解决方案。

摩擦是一种杀手

我的第四个'beest,AKA the“StrandMaus”

与机器人设计不同,例如,两个电机直接连接到两个车轮,如果你在Jansen机构中传递力,则有许多摩擦区域会增加。根据您的计算方式,每条腿有七个单独的关节,它们都与某种类型的轴相互摩擦,并且彼此相对。在传统设计的凸轮轴中增加了大量的摩擦力,你会有一些严重的损失。

在我的一个设计中,我试图通过使用碳作为干润滑剂进行补偿,但在我的第四次 - 成功 - 'beest我实际上在许多关节中使用推力轴承。每个可能只有几美元,它们的价格可以非常快地加起来,但通常需要一些减少摩擦的方法,同时保持适当的对齐。聚四氟乙烯垫圈也可能是可接受的替代品。

扭矩增加

虽然Jansen最初的'beests具有一种PVC凸轮轴设计,但当你走出第二,第三甚至更远的一组腿时,施加在这种连杆上的扭矩确实会增加。我在我的第三个'beest中使用了这个设计,但在我的第四个时候,我决定做一些不同的事情。我没有使用凸轮轴,而是使用了带齿轮的中心轴,类似于Joachim Punkt在上面的视频中所看到的。

我的geartrain设置

对我来说,这个效果非常好,但是我还是要把齿轮放下很多,因为我没有设计足够的“slop”来使用。有趣的是,在机器设计中,在某些情况下松散配合似乎非常好,但在其他情况下效果不佳。

计算机化工具帮助

数控切割开辟了许多设计可能性。

对于我的第一个'beest,我手工切割所有东西。虽然它有效但它限制了我的构建选项,并且花了很多时间。接下来的三次迭代由计算机切割。这意味着更高的准确性,并且就设计而言还有更多选择。另外,如果我能准确地切割它,​​用手切割一切都需要很长时间。

装配需要足够长的时间,你的时间是值得的。根据您的情况,不要害怕得到别人的帮助,即使它包括电脑!

选择合适的电机

Beest 1使用了我尝试的不同类型的电机,以及PVC轴耦合器设计

由于较大的电机往往很重且非常昂贵,我上面使用的电机(如上图所示)尺寸非常小。虽然它们对于应用而言太小了,但在打破一些之后,我终于能够在悬挂时使腿部旋转。我还试过'1和2'上的挡风玻璃刮水器电机,但是在不损失大量扭矩的情况下无法控制旋转。经验教训是,如果你想要一个大型电动助行器,计划为一套非常好的电机支付数百美元甚至更多。

当我构建上面所示的'beest的第三次迭代时,我使用了非常小的电机,实际上是通过四轴飞行器控制器供电。第四种使用了我最初在更大的“beest 1”上尝试的相同类型的电机。在这个应用中,它们工作得很好!

我还没有愿意花时间,材料(包括电机,轴承,结构材料,存储空间)来建造一个合适的“高尔夫球车助行器”,但其他人已经成功使用更大的模型,Jansen成为第一个。另一方面,如果这看起来像是太多的工作,如果您想拥有自己的工具,也许其中一个套件形式可能是一个很好的妥协。

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