奔马的启发–乐高工程

奔马的启发–乐高工程

用步态比单纯走路更容易疲劳的方式,步态颠簸的机器人比步态平稳的机器人需要更多的动力。 在小规模下这可能不是问题,但是随着机器人重量的增加,需要更平稳的步态。

这篇文章描述了我们如何通过借鉴疾驰的马的思想来改进原始的TrotBot步行机。 TrotBot版本1的步态有些颠簸,但是正如您在下面的视频中所看到的那样,TrotBot在LEGO秤上的重量很低,可以正常行走。

但是,当我在TrotBot中添加相对较重的LEGO EV3砖块时,它的表现并不理想。 为了降低功率需求,我需要使TrotBot的步态平稳,方法是增加主动脚来模仿奔马的腿部动作。

TrotBot及其脚的背景

TrotBot的目标是创建一种能够在崎terrain的地形和轮式车辆通常无法到达的区域行走的行走机制,因此我们将其链接设计为能够向上行走。

我们最初在乐高积木中用八条腿制作了TrotBot的原型。 它走得很好,以至于我们有些天真地认为我们可以仅用8条腿就可以将其放大到微型货车的大小。 一个 团队 我们中的大多数人在那个夏天酷热的周末度过了大部分时间,在我的车库中建造了大型TrotBot,却发现在我们的第一次步行测试中,需要太多的扭矩才能将机器人从步态的低点抬起。 正如我们发现的那样,大型步行者在每个拐角处都应该至少有一只脚与地面接触,就像汽车的四个轮子始终与地面接触一样。

在下面,我模拟了TrotBot的十二脚版本的一个角,如您所见,我们应该将TrotBot放大为十二脚,例如Theo Jansen著名的Strandbeest。

切换到12腿版TrotBot可能需要太多新零件,并且我们不想从头开始,因此我们探索了可以使TrotBot的8足步态平稳的主动脚构想。

我们以奔腾的步态为灵感,力求在每条腿上增加某种第二只脚,以模仿一头马的后腿(然后是前腿)如何成对落地。 这导致了额外的联系,我们称之为TrotBot的“脚跟”,它使TrotBot与地面的脚接触增加了大约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和这些“高跟鞋”与奔腾的马进行比较的视频。

接下来,我们探索添加某种脚趾,当脚开始抬起时,该脚趾会向下推到地面上,就像人类如何使用脚趾走路一样。 我们在大型TrotBot上安装了其中一个脚趾构想,但步态不够平稳,并且由于它们以固定角度固定在腿上,因此往往会碰到障碍物。 偶尔碰到障碍物会导致联动装置锁定并打磨齿轮。 换句话说,这个脚趾损害了我们创建可以在崎terrain地形上行走的机制的主要目标! 这是那个脚趾的照片。

再次寻找奔腾的马来寻找灵感,我们开始尝试模仿马如何向后pa蹄,然后在抬腿时再次向后折叠以使其再次撞击地面的联动装置。 我们发现了一些可以模仿此动作的选项,它们通过将TrotBot的脚部接触力再增加10%,同时保持其高步态来平滑步态。 我在TrotBot第2版中添加了这些脚趾选项之一,尽管我无法使用LEGO基于整数的光束使脚趾具有准确的尺寸,但它仍然可以显着平滑TrotBot的步态。

我已经发布了有关构建TrotBot版本2的说明 这里

以下两个选项卡更改了下面的内容。
便于课堂学习的DIY - 奔马的启发–乐高工程

Ben Vagle是科罗拉多州的一名高中生。 他的童年时光是在乐高上观察自然界的动物并与乐高一起建造,这些激情在他作为年轻制作者的过程中依然生动活泼。

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