Занятие 16-17. Тележки

Требования, предъявляемые к этому механизму:

• четыре колеса, плотно сцепленные с поверхностью земли, попарно соединены осями, колеса должны вращаться;
• отсутствие других частей конструкции, соприкасающихся с  поверхностью;
• наличие электомотора, приводящего в движение передние и/или задние колеса;
• наличие источника питания для электромотора и программы управления им;
• по команде оператора тележка должна двигаться вперед или назад и транспортировать груз.

Одномоторная тележка

Первая тележка не должна уметь поворачивать, поэтому ограничимся одним мотором с передним приводом. Первая 12-модульная ось будет ведущей.

Обе оси закрепляются на отдельную балку:

Колеса крепятся так, чтобы не было трения с балками:

 Тележка поедет под управлением через второй мотор:

Вращая управляющий мотор, добьемся движения тележки:

Такая тележка не может справиться даже с таким простым препятствием:

Полноприводная тележка

Наиболее эффективное расположение шестеренок для полноприводной тележки:

Три из пяти шестеренок паразитные, но польза от них есть. Передаточное отношение будет 1:1. Нечетное количество паразитных шестеренок позволяет сохранить направление. Малая шестерня в центре не занимает пространство для преодоления бугристых препятствий.

При таком расположении колес возникает трение с соседними шестеренками.

Если колеса насажены слишком глубоко, может возникнуть трение с соседними шестеренками, которые вращаются в противоположную строну. Этого можно избежать: заменить каждую 12-модульную ось двумя 8-модульными, состыковав их в оранжевом моторном цилиндре, или просто удлинив оси специальными втулками.

Итак, прототип "вездеходика" с ручным управлением готов.

Тележка с автономным управлением

Разместим на корпусе тележки блок NXT. Переднее крепление для NXT на базе одномоторной тележки.

Трехмодульные штифты скрепляют сразу три детали:

Для заднего крепления придется отсоединить боковые балки:

С добавленными уголками боковые балки встают на место:

Набор штифтов, мини-осей и фиксаторов для заднего крепления NXT:

Можно сказать, создали новую деталь:

 Закрепили на угловые балки:

Установка шестеренок и колес уже знакома по предыдущей модели, поэтому повторять не станем.
Остается прикрепить контролер. Для этого требуется еще одна доработка конструкции: необходимо поднять крепление на один модуль, чтобы оставить пространство для аккумулятора. Заодно можно добавить угловые балки для последующей установки бампера.

 Угловые балки можно использовать для установки бампера:

Готовая тележка (автор Юра Парадовский):

Занятие 15. Волчок

Каждый из нас с детства знаком с замечательной игрушкой - юлой. Несколько движений  - и юла около минуты держит вертикальное положение. С волчком еще проще. Стержень, закрепленный на нем диск, быстрое круговое движение пальцами, и с волчком происходит то же самое, что и с юлой, только без какого-либо механизма. Но так или иначе через некоторое время волчок падает, исчерпав заложенный в нем ресурс.
Ваша задача создать механизм, который многократно увеличит начальную скорость вращения волчка. Вторая задача - максимально продлить время вращения волчка.
Требования к волчку и механизму:

• волчок должен иметь ось вращения и достаточно тяжелый диск, маховик, который сохранит инерцию вращения;
• центр тяжести волчка должен быть расположен достаточно низко, но не слишком, чтобы края диска не цеплялись  за поверхность стола (или пола);
• на оси вращения волчка необходимо установить шестерню для начального сцепления с механизмом;
• на механизме должны присутствовать две детали: для удержания одной рукой и придания вращения другой;
• в момент раскручивания волчок должен иметь плотное соприкосновение с механизмом;
• сразу после раскручивания волчок должен свободно отделяться от механизма.

Ниже предложена схема сборки волчка и запускающего механизма из учебного пособия Филиппова С.А. "Робототехника для детей и родителей".
Построение волчка

Маховик волчка может быть любым колесом, не обязательно зубчатым. Волчок с более тяжелым маховиком вращается дольше.

Простейший механизм для запуска с передаточным отношением 1:3. В качестве ведущей выбрана 8-модульная ось.

При запуске необходимо быстро повернуть ведущую ось на механизме и сразу поднять его, чтобы волчок вращался свободно.

Задание. Самостоятельно постройте механизм запуска 1:5.

Переходим к двухступенчатой передаче. Схема двухступенчатой передачи 1:9. Следует заменить первую ось на более короткую (например, 4-модульную), а вместо втулки поставить малую 8-зубчатую шестеренку.

Теперь соберите передачу 1:15 по данному рисунку:

Третья ступень передачи может быть построена с помощью 40-зубой шестерни.Передаточное отношение в этом случае будет 1:45. Соответственно и усилие для раскручивания потребуется в 45 раз больше. Поэтому на ведущею ось следует поставить рычаг (ручку) или дополнительное колесико, которое облегчит задачу запускающему.

Когда при запуске слышен характерный треск зубчиков шестеренок, который возникает на холостом прокручивании, стоит побеспокоиться. Если ваши роботы будут трещать, зубчатые колеса быстро выйдут из строя. Это происходит из-за непрочного крепления осей в балках: они с легкостью отклоняются на несколько миллиметров. От этого можно защититься, добавив дополнительные балки и удлинив тем самым отверстие, в котором расположена ось.

Наша защита действует, но при чрезмерных перегрузках сдает и она. Подумайте, как еще можно укрепить механизм дополнительными балками, например над шестеренками.
Проводим соревнования, чей волчок  будет крутиться дольше.