Benmekanisme
En benmekanisme (gangmekanisme) er en mekanisme , ofte en samling av stenger som er bundet av ledd ( mekaniske ledd ) ment å simulere gangbevegelsen til mennesker eller dyr. Mekaniske ben kan ha en eller flere aktuatorer , og kan utføre enkle eller komplekse plane bevegelser.
Sammenlignet med et hjul er en benmekanisme potensielt bedre egnet til ujevnt terreng, da den kan overvinne hindringer.
Design mål
Utformingen av en gangmekanisme må ofte oppfylle kriteriene nedenfor, selv om denne listen ikke er uttømmende.
Statisk balansering
- Når foten ikke berører bakken, bør den bevege seg så raskt som mulig for å øke forholdet mellom tid på bakken / tid i luften.
- Foten skal berøre bakken i minst halvparten av syklusen for en to / fire-benmekanisme eller en tredjedel av syklusen for en tre / seks-benmekanisme, slik at den til enhver tid kan være i statisk balanse .
- Den vertikale av massesenteret alltid må forbli inne i støtteflate
Energisk
- Den vertikale akselerasjonen av robotens tyngdepunkt må være så konstant som mulig når en pote berører bakken (støttefase)
- Konstant dreiemoment / kraft (eller i det minste ingen topp og / eller ekstrem endring)
- Reduserte mobilmasser
Spesifikasjoner
- Skritthøyden skal være høy nok til ikke å snuble, men ikke for høy til å spare energi
- Hastigheten til hvert ben eller en gruppe ben skal kunne kontrolleres separat for å justere retningen
- Benmekanismen må tillate å gå fremover og bakover
Et annet designmål kan være høyde og skrittlengde etc. kan styres av operatøren. Dette kan enkelt oppnås med en hydraulisk benmekanisme, men er ikke mulig med en krankbenmekanisme.
Optimalisering må gjøres for hele mekanismen; ideelt sett bør kraft / dreiemomentvariasjonen under en rotasjon avbrytes.
Historie
I 1770 prøvde Richard Lovell Edgeworth å bygge en maskin han kalte en "trehest", men lyktes ikke.
I 1878 opprettet Pafnouti Chebyshev en plantigrademekanisme, designet fra sin lambda-mekanisme , ved hjelp av en veiv som aktuator. Imidlertid var formålet med denne mekanismen å demonstrere effektiviteten til lambda-mekanismen for å konvertere rotasjonsbevegelse til rettlinjet translasjon, plantigraden ble ikke videreutviklet.
I 1960 publiserte professor Joseph E. Shigley en teoretisk studie om interessen til en benmekanisme i en militær sammenheng. Han prøvde ut mange konfigurasjoner ved å bruke bare sving og en aktuatorveiv, og definerte hovedkriteriene for valg av gangmekanisme.
Fra 90-tallet begynte Theo Jansen å designe sine "strandbeesten", benmekanismer som opererer på stranden, med ambisjonen om at de en dag skal bli autonome. I 1991 utviklet han Jansen-mekanismen , brukt som arkitekturen til et ben for noen av hans oppfinnelser, som i dag er en av de mest kjente arkitekturer blant benmekanismer, på grunn av bevegelsens flytbarhet. Oppnådd og gode energiutbytter. Den inspirerer til andre mekanismer, for eksempel Ghassaei-mekanismen, presentert i 2011 i Ghassaeis avhandling.
Designet i 1994, er Klann-mekanismen en annen populær mekanisme: den har bare fire barer , den er enkel og robust, men bevegelsen er mer rykkete enn Jansen for samme antall ben.
Fra 2015 utviklet og forbedret "TrotBot-teamet", ledet av Wade Wagle, Strider- og TrotBot-mekanismene, basert på arbeidet til Shigley. Den Strider Mechanism er ofte anses å være mer allsidig enn Jansen Mechanism fordi den er laget for å fungere i ulendt terreng, i motsetning til Jansen Mechanism, som er laget for å gå på stranden.
Galleri
Stillestående
-
Jansen-mekanisme
-
Klann-mekanisme
-
8 bar benmekanisme
-
Tokyo Institute of Technology Walking Chair
-
2 graders frihåndsmekanisme for benmodul
-
RPRPR type 2-graders frihetsbenmekanisme
-
Strandbeest (anvendelse av Jansen-mekanismen)
-
Ghassaei mekanisme
-
Chebyshev plantigrade maskin
-
TrotBot-mekanisme (uten hælmekanisme)
-
Strider Mechanism
Jobber
| 4 ben | 6 ben | |
|---|---|---|
| Strandbeest |
|
|
| Ghassaei mekanisme |
|
|
| Klann-mekanisme 1 |
|
|
| Klann-mekanisme 2 |
|
|
| Plantigrade mekanisme |
|
|
| TrotBot-mekanisme |
|
|
| Strider Mechanism |
|
Komplekse mekanismer
Ovennevnte mekanismer er bare plane mekanismer, men det er også mer komplekse mekanismer, for eksempel hexapod-roboter . Nedenfor er noen komplekse mekanismer.
Se også
- Kino
- Kinematisk par
- Kobling (mekanisk)
- Mobil robot
- Hexapod robot
- Biomimicry
Referanser
- (in) Amanda Ghassaei, " The Design and Optimization of a Crank-Based Leg Mechanism " ["Design og forbedring av leggvevmekanismer"] [ arkiv19. oktober 2018] [PDF] , Pomona College ,20. april 2011(åpnet 17. mars 2019 )
- (en) Shigley, Joseph E., The Mechanics of Walking Vehicles: A Feasibility Study , University of Michigan Department of Mechanical Engineering,September 1960( les online [ arkiv av27. juli 2016] )
- (i) Daniel Giesbrecht ( overs. Design og optimalisering av en benmekanisme, en grad av frihet, åtte barer, for en gående maskin), " Design og optimalisering av en en-graders frihetsgrad åtte-bar benmekanisme en gangmaskin ” , University of Manitoba ,8. april 2010(åpnet 27. juli 2016 )
- (i) Jenny Uglow ( overs. Lunefull menn: fem menn hvis nysgjerrighet forandret verden), The Lunar Men: Five Friends Whose Curiosity Changed the World , New York, New York, Farrar, Strauss og Giroux,2002( ISBN 0-374-19440-8 , leses online )
- (in) " Theo Jansen Strandbeest " på strandbeest.com ,27. juli 2017(åpnet 9. februar 2019 )
- (in) " Explains - Strandbeest " ["Explanations - Strandbeest"], på strandbeest.com (åpnet 27. april 2019 )
- (in) " DIY Walkers - Home " på diywalkers.com (åpnet 27. april 2019 )
- (in) " Walking Tanks? Søke Prof. Shigleys banebrytende studie av mekaniske vandrere til Striders kobling " [" Walkers tanks? Anvendelse av professor Shigleys banebrytende studie om gangmekanismer til Strider-mekanismen ”], på diywalkers.com (åpnet 27. april 2019 )
- (in) " Move Over Strandbeest, Here's Strider!" " [" Gjør vei strandbest, her kommer Strider! " »], På hackaday.com (åpnet 27. april 2019 )
- ( 20. - 24. juni 1999) “ Kinematisk og kinetostatisk simulering av en benmekanisme ” i 10. verdenskongress om teorien om maskiner og mekanismer : 572–577 s .. Tilgang 27. juli 2016.
- ( 20. - 24. juni 1999) “Utvikling av en gåstol med en selvinnstillingsmekanisme for stabil gange på ujevnt terreng” i 10. verdenskongress om teorien om maskiner og mekanismer : 1164–1169 s ..
- ( 21.–24. August 2016) “ MeKin2D: Suite for Planar Mechanism Kinematics ” i ASME 2016 Design Engineering Technical Conferences and Computers and Information in Engineering Conference : 1–10 p .. Tilgang 7. januar 2017.
- (in) PA Simionescu , Computer Aided Graphing and Simulation Tools for AutoCAD Users , Boca Raton, FL, CRC Press,2014( ISBN 978-1-4822-5290-3 )
- (in) " Plantigrade Machine " on Mechanisms by Tchebyshev (åpnet 8. september 2020 ) .
- (in) Wade Vagle , " TrotBot Linkage maps " på diywalkers.com (åpnet 27. april 2019 )
- (in) Wade Vagle , " Strider Linkage maps " på diywalkers.com (åpnet 27. april 2019 )
Eksterne linker
Sammenligning av benmekanismer ved bruk av en sveiv (fr)
- (fr) Denne artikkelen er delvis eller helt hentet fra Wikipedia-artikkelen på engelsk med tittelen " Leg-mekanisme " ( se listen over forfattere ) .