Jeffrey Cross
Jeffrey Cross

一匹奔马启发了这些乐高头脑风暴Trotbots

在我关于trotbots的上一篇文章中,我提到我将把Lego Mindstorms EV3砖加入到新版本中。我现在已经发布了两个用于处理EV3砖重量的助行器的说明:Klann强大的机械蜘蛛和带可伸缩脚趾的TrotBot Ver 2。后者增加了与地面的脚接触,降低了机器人承受重量的功率要求。

使用重型EV3砖建造功能性步行器是对行走机构能力的良好测试。它可以揭示类似于部分放大的设计中的弱点。

TrotBot,Ver 2

TrotBot的脚背景

我们的TrotBot项目的一个重点是设计有效的足部以改善步态并减少所需的腿数。我们发现,当TrotBot只有八条腿时,需要很大的扭矩来保持步行者的步态平稳并使机器人从步态的低点开始上升。我们不想从头开始重新构建一个12腿版本,所以相反我们探索了活动脚的想法,可以平滑TrotBot的8腿步态。

使用奔马来获取灵感,我们试图为每条腿添加某种第二只脚,这样可以模仿马的后部和前腿如何成对地着陆。这导致我们称之为TrotBot的“脚跟”。它增加了TrotBot与地面的脚接触约10%,减少了脚打滑的程度,并增加了TrotBot后腿的步高。下面显示的是将TrotBot及其“高跟鞋”与奔马比较的视频。

接下来,我们探讨了添加某种活跃的脚趾,当脚开始抬起时,脚趾会向下推,就像人类用脚趾走路一样。我们在更大的TrotBot上安装了这些脚趾想法之一。它们使机器人步态更加平稳,但由于它们以固定的角度固定在腿上,因此它们往往会碰到障碍物。抓住障碍物偶尔会锁定连杆并导致齿轮磨损或断裂。可悲的是,这个脚趾损害了我们创建一个可以在崎岖地形上行走的机制的主要目标!

我们再一次寻找一匹奔马来寻找灵感,我们开始尝试连接配置,模仿马匹如何向后蹄蹄,然后当它们抬起腿再次撞击地面时,让它们向后折叠。我们发现了一些模仿这个动作的选项,他们将TrotBot的脚接触增加了10%,同时保持了它的高脚路径。以下视频中的TrotBot ver 2使用了这些脚趾选项之一的LEGO近似值。

Klann的机械蜘蛛

Klann Linkage由Joe Klann设计,是工程界更受欢迎和功能性的步行连接之一,偶尔会有一些大型版本访问Burning Man。

完成此构建时遇到了许多挑战:

1.很难使用Klann提供的图像来证明Klann在乐高中的联系。我发现已公布的专利细节有点令人困惑,所以我在Klann的图像中取出了机构条纹两端的坐标,用毕达哥拉斯定理计算了条形长度,并选择了最接近它们的乐高光束。我的脚步路看起来非常接近Joe Klann,正如你在下面的视频中看到的,它是一只野兽!

2.步行者需要比轮式车辆更强的框架(特别是使用重型EV3砖),因此找到将三角形结合到框架中的方法对于成功至关重要。然而,Klann和TrotBot的连杆尺寸都不适用于基于整数的直角三角形,如3,4,5或6,8,10,而Lego的整数长度梁似乎不是框架三角形的可行选项。所以,我使用了毕达哥拉斯定理,发现了近似直角三角形,它们的连杆尺寸也是如此。

3.由于内外腿对总是180°异相,因此这些步行器没有差速器以防止脚在转弯时打滑,因此应尽可能窄地构建。我通过在侧面安装EV3砖来减少Klann的宽度,并通过将EV3砖安装在框架下方来减少TrotBot的宽度。

我的Klann构造需要一个11孔的梁用于小腿部分。如果没有支撑,该梁在EV3框架的重量下有弯曲或折断的风险。我的解决方案是将小腿部分制成三角形,如下图所示:

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