Это простейшая конструкция с использованием одного мотора. Машиной её не назвать, так как нет рулевого управления. Я собирал такие тележки с первоклассниками и третьеклашками. Всем интересно выполнить различные задания. Сделать такую тележку, которая:
Максимально быстрая;
Заедет в крутую горку;
Проедет дальше за 2 секунды.
Вытолкает или перетянет другую телегу или груз.
Первоначальная сборка занимает не много времени, поэтому можно успеть провести много испытаний, соревнований, провести настройку конструкции для разных задач до того как все устанут и захотят есть. Внешний вид здесь не главное, но всегда можно и украсить.
Инструкция по первоначальной сборке тележки в формате pdf.
Увеличение скорости происходит за счет использования повышающей передачи. В инструкции показана одна ступень увеличения скорости вращения. Как собрать две ступени повышающей передачи, придумайте сами.
Следующее задание: собрать понижающую передачу, понизить скорость вращения с увеличением момента силы на колёсах. Это нужно для заезда в горку и для перетаскивания груза.
Историю про создание шагохода или стопохода, как называл его Пафнутий Львович Чебышёв можно найти в интернете. Эта статья про реализацию этого механизма из конструктора типа LEGO.
Фамилия математика очень известна и механизм интересный, поэтому я решил построить такой шагоход. Вместе с другими конструкциями шагоходов получились соревнования или тесты. Об этом будет в следующей статье.
Конструкция не очень сложная. Получилось удачно компактно расположить мотор, шестерни и сами Лямбда механизмы. Сами ноги можно сделать немного короче, но тогда обе пары ног нужно соединять перемычками сверху, над батарейным блоком.
Видеоролик — инструкцию по сборке я выложил на Ютуб.
Названия деталей на русском отличаются на разных сайтах. Для детали под номером 22 я не нашёл нормального названия. Детали под номером 6 вроде нет стандартной LEGO, поэтому не указал каталожного номера.
Размещаю пару фотографий. По ним можно практически без инструкции собрать.
Математик Пафнутий Львович Чебышёв занимался не только фундаментальной наукой, но и прикладными задачами. Кроме прочего он изучал и рассчитывал механизмы. Наблюдая движение Лямбда механизма, на основе которого построен стопоход, ощущаешь математическую красоту. Я не буду даже упоминать про способы математического анализа механизмов. Предлагаю просто приглядеться к результату изысканий математика.
Назван механизм в честь греческой буквы лямбда «λ» из-за внешнего сходства, второе название механизм Чебышёва. Это четырёхзвенный механизм, расстояние между опорными точками тоже является звеном. Соотношение длин звеньев показано на схеме. Собрать этот механизм из LEGO Technic точно получится.
Посмотрите короткое видео про Лямбда механизм Чебышёва и проверку реализации из LEGO.
Наблюдая траекторию, видно, что есть длинный участок прямолинейного движения. Почти прямолинейного движения! Участок с почти прямолинейным движением длится больше половины оборота привода с вращательным движением. Метки ставятся через равные промежутки времени. На верхнем выпуклом участке траектории мало меток, значит этот путь проходит быстрее чем прямолинейный участок, на котором больше меток.
Пафнутий Львович Чебышёв заметил, что траектория движения похожа на траекторию движения ноги лошади, и если рассматривать совместное движение двух механизмов как двух ног, то будут участки, когда обе ноги на земле.
Если сравнивать с движением ноги лошади, то «копыта» повернуты вверх. Для нас с Пафнутием Львовичем это не преграда. Он построил стопоход, а мы называем шагоход.
Ставим два одинаковых Лямбда механизма и с помощью П-образной конструкции делаем ноги направленные вниз. Этого результата достаточно для постройки шагохода. Но есть ещё одно замечательное свойство Лямбда механизма Чебышёва.
Сам механизм не симметричный, а траектория движения абсолютно симметричная по вертикали (относительно вертикальной оси).
Поэтому можно соединить П-образной конструкцией зеркально расположенные Лямбда механизмы. Это позволяет компактнее расположить привод механизмов и сделать короче корпус шагохода.
Три коротких видео про особенности Лямбда механизма Чебышёва
Это простейший шуточный робот для знакомства с возможностями LEGO Mindstorms EV3. Используется микрокомпьютер LEGO EV3 и средний мотор. На сборку не должно уйти много времени, поэтому начинающий строитель роботов успеет изучить конструкцию до наступления усталости и конца занятия.
Проанализировать какие соединения подвижные, а какие нет.
Запрограммировать вращение глазами.
Проанализировать направление вращения шестеренок.
Украсить Глазастика.
Изменить привод глаз так, чтобы глаза вращались в разные стороны.
Микрокомпьютер LEGO EV3 позволяет управлять мотором непосредственно кнопками. Экран монохромный и не сенсорный, но справиться с управлением могут даже современные начинающие программисты.
Включаем микрокомпьютер EV3 нажатием центральной кнопки. Нажимаемая кнопка отмечена красным.
После включения на экране открыта первая левая вкладка со списком программ. Этот список может быть пустым.
Открываем третью вкладку нажав 2 раза правую кнопку.
Это вкладка для управления моторами, просмотра данных с датчиков и для написания программ.
Так выглядит экран в режиме управления моторами. Мотором подключенным к порту «А» управляют кнопки «вверх» и «вниз».
Нажимаем по очереди на кнопки и наблюдаем, как Глазастик вращает глазами.
Для выхода из режима управления моторами (Motor Control) нажать кнопку «Возврат».
Программирование Глазастика
В микрокомпьютере LEGO EV3 есть возможность создать программу. Для этого есть блочный язык программирования. Для быстрой проверки роботов этот язык хорошо подходит.
Перемещаемся в третью вкладку.
Жмем 3 раза для перемещения курсора на пункт «Brick Program».
Для входа в режим программирования жмем центральную кнопку.
Слева иконки для сохранения программы и для открытия ранее сохраненных программ. Стартовый блок программы с треугольником. Завершающий блок программы с квадратом из стрелок и числом показывающим количество повторений программы.
Пунктир между блоками показывает, что сюда можно вставить программный блок из библиотеки блоков.
Открываем библиотеку программных блоков.
Курсор на блоке для управления большим мотором. Нам нужен блок управления средним мотором.
Это нужный нам блок. По блокам можно догадаться для чего они.
Выбранный блок вставили в программу. Блок будет включать мотор подключенный к порту «А», вращение по часовой стрелке со скоростью 50%. Такая программа подаст сигнал на включение мотора и тут же выключит мотор, сразу закончится.
Это программный блок задержки по времени. Все блоки с песочными часами в правом верхнем углу являются блоками задержки. Они задерживают переход программы к следующему блоку до момента наступления какого-то события.
Блоки программы показываются скученно, чтобы побольше влезло на экран. В таком виде можно запускать программу. Глазастик будет вращать глазами 2 секунды. Предлагаю добавить ещё несколько блоков.
Вставили блок управления мотором. Блок показывается частично, жирный контур показывает, что этот блок выбран. Можно сказать, курсор наведён на этот программный блок.
Входим в управление настройками выбранного программного блока.
Кнопками «вверх» и «вниз» настроим скорость и направление вращения.
Настроили вращение против часовой стрелки со скоростью 25%. Теперь надо добавить блок задержки.
Выбрали место куда вставить программный блок задержки.
Блок задержки времени редактировать не будем. Переместим курсор на стартовый блок с треугольником.
Вроде 8 раз надо нажать кнопку «лево».
Курсор наведён на стартовый блок.
Запускаем программу.
Глазастик будет вращать глазами в одну сторону, потом в обратную. Добавьте ещё блоков в программу. Настройте время задержки программы. Добавьте звуковые блоки не забыв добавить блоки задержки.
Кнопка «возврат» для остановки программы. Если блоки задержки не правильно настроены или много повторений программы, то смело жмём.
Как изменить конструкцию Глазастика, чтобы левый глаз вращался в одну сторону, а правый в это время в обратную?
Для LEGO компьютера EV3 при подключении датчиков и моторов используются специальные провода с специальными разъёмами.
Иногда проводов из комплекта недостаточно. Мне понравились гибкие провода в силиконовой изоляции. Они очень гибкие и приятные на ощупь.
Так выглядят готовые провода. Я их изготавливаю сам и могу делать нужной длины.
Коннекторы специальные для LEGO. По типу их называют RJ12 6P6C. От стандартных телефонных они отличаются расположением защелки. У телефонного защелка в центре, у LEGO по китайской терминологии «пряжка справа». При покупке надо быть осторожным, я встречал с защелкой с другой стороны и бывает в описании товара зеркальное изображение.
Сечение токоведущих жил AWG 28 это примерно 0,08 мм2. Проволочек в жиле много, поэтому они тонкие и провод хорошо гнется.
По субъективным ощущениям фиксатор меньше оттопырен, чем у родных LEGO коннекторов. Изоляция силиконового провода тоньше двойной изоляции телефонных проводов, приходится вставлять дополнительные прокладки.
