Дмитрий Мамичев - Простые роботы своими руками или несерьёзная электроника Страница 11

Но в любом случае они обеспечивают движение и взаимодействие изделия (его частей) с окружающей средой (полигоном), их основная задача преобразовать вращательное движение выходного вала (колеса) редуктора или двигателя в «нужное» движение изделия или (и) его частей.

Рассмотрим пару самых «ходовых» механизмов. Итак, кривошипно-шатунный механизм (рис. 18) предназначен для преобразования вращательного (точка А) движения в возвратно-поступательное движение (точка В). Механизм является обратимым, следовательно, может преобразовывать возвратно — поступательное движение в движение по окружности.

К основным элементам механизма относятся: кривошип, шатун и ползун. Они связаны друг с другом парой шарниров. Если нужно «организовать» на одном валу несколько взаимосвязанных механизмов, прибегают к использованию коленвала. Принцип действия механизма, конечно, не меняется. Наглядно представить работу механизма позволяют рисунки 19, 20.

Движение его ползуна неравномерное. В окрестностях «мёртвого хода» ползун движется с наименьшими скоростями.

Шарнирно-рычажные механизмы. Они предназначены для смены направления движения одной части механизма относительно другой части. Кроме этого данные механизмы призваны менять длину хода рабочего рычага, увеличивая или уменьшая её. К их основным составным элементам относятся рычаги (звенья) и шарниры. Длина хода в этих механизмах увеличивается за счёт увеличения длины плеча рычага. Один из самых распространённых механизмов это четырёхзвенник (рис. 21). Каждый, наверное, по детству помнит лягушку-попрыгушку (рис. 22). Действие механизма этой игрушки приводило в восторг не одно поколение детей.

Ну а «школьники прошлого века» вероятно, помнят такой своеобразный ручной копир-сканер (рис. 23) под названием пантограф.

С его помощью можно было копировать контуры различных фигур, планов, чертежей, географических карт.

В игрушечном конструировании данные механизмы в явном виде используются при конструировании шагающих игрушек, моделирующих походку человека или насекомого.

Более подробно с другими интересными разновидностями приспособлений исполнительных устройств можно ознакомиться в книге — пособии «ТЕХНИЧЕСКОЕ ТВОРЧЕСТВО», изданной в 1956 году в издательстве «Молодая гвардия».

1. Если размеры редуктора не критичны, можно его изготовить из самодельных пластмассовых колёс. Например, в модели речного колёсного пароходика (рис. 24). Редуктор состоит из пары колёс 1, 2. Вертикальное колесо снабжено резиновым кантом 3 и «подпружинено» через планку 4 пружиной 5. Слева колесо-основание 1 «подпружинено» валом мотора 7. Он сам крепится к П-образной пластинке 8, ограниченной в пространстве П-образной скобой 6 и парой вертикальных направляющих штырей 9. Между ними расположена пружина, притягивающая элемент 8 к основанию 10. «Ходовая в сборе» изображена на рисунке 25, она состоит из двух симметричных частей.

2. Если предполагается, что игрушка будет ездить по ровной плоской поверхности на маленьких колёсах, то редуктор можно строить на одной понижающей паре (рис. 26).

К некоторым неудобствам относится то, что валы двигателя и колеса расположены под острым углом к основанию. Подробно такой тип ходовой части описан в моей книге «Роботы своими руками. Игрушечная электроника», вышедшей в издательстве Солон-пресс.

3. Основные трудности при сборке и подгонке элементов механики сводятся к необходимости обеспечения лёгкого вращения колёс на осях с их ограничением движения вдоль оси и жёсткого крепления на валах с ограничением их продольного хождения.

Кроме этого большое значение имеет параллельность всех осей и валов друг другу, и точность расположения посадочных отверстий под неподвижные оси и отверстий — подшипников скольжения для валов. Несоблюдение этих условий приводит к «неравномерному» вращению шестерен с заеданием или их прощёлкиванию относительно друг друга. В связи с вышесказанным желательно иметь в арсенале наборы свёрл с шагом в 0,5 мм, например ряд 1 мм, 1,5 мм, 2 мм, 3 мм, 4 мм и свёрла с близкими значениями диаметра с расхождением в 0,1 мм в большую сторону. Осевой люфт легко ограничивается посадкой на оси и валы ограничительных отрезков изоляции проводов, подходящего диаметра или отрезков ПВХ трубки. При этом между подвижной и неподвижной частью детали желательно одевать стальную шайбу, соответствующего размера.

Возможно, после монтажа придётся смещать положение осей или валов относительно друг друга. Такую возможность можно предусмотреть заранее.

В заключение рассмотрим пример изготовления такого редуктора. Время его сборки и подгонки заняло у меня полчаса. Итак, расходные материалы изображены на рисунке 27.

Шестерня, сдвоенная шестерня, шестерня-переходник, скрепка, отрезки стальной спицы и проволоки, мотор с червяком, прямоугольник «толстой пластмассы».

Сначала вставляем шестерню 3 в шестерню 1. Фиксируем каплей клея. Затем одеваем с усилием шестерню на вал 4. Разрезаем пластмассовое основание на две части 2 и 6, лишнее выбрасываем. Навиваем проволоку канцелярской скрепки на вал 4, получаем некое подобие катушки соленоида с выводами. Откусываем лишнее, оставляя длину 5–6 мм. Сверлим в верхней части пластины 2 пару отверстий под крепление детали 5. Вставляем её в основание, вставляем в неё вал 4 с шестерней 1, предварительно надев отрезок ПВХ трубки в качестве ограничителя 10. ВДВИГАЯ И ВЫДВИГАЯ ЭЛЕМЕНТ 5 В ОСНОВАНИЕ, МЫ ПОЛУЧИЛИ ВОЗМОЖНОСТЬ РЕГУЛИРОВКИ ЗАЗОРА МЕЖДУ ШЕСТЕРНЯМИ В РЕДУКТОРЕ. Далее сверлим по месту отверстие под ось 9 в торце пластины 2. Вклеиваем ось и ставим шестерню 8. Регулируем сцепление зубьев элементом 5 и так же фиксируем его на клей. Приклеиваем по месту мотор 7 к основанию 6. И УЖЕ ЗАТЕМ, ОПЯТЬ ЖЕ ПО МЕСТУ, СОЕДИНЯЕМ С ПОМОЩЬЮ КЛЕЯ ОСНОВАНИЕ 2 И ОСНОВАНИЕ 6, РЕГУЛИРУЯ ОДНОВРЕМЕННО ВЕЛИЧИНУ СЦЕПЛЕНИЯ ВИНТА И ЗУБЬЕВ ШЕСТЕРНИ.

Всё! Редуктор готов!

Глава 5

ИСКУССТВЕННЫЙ РАЗУМ ИЛИ ИРА, ГДЕ ТЫ?

До чего дошёл прогресс — труд физический исчез,

Да и умственный заменит механический процесс.

Позабыты хлопоты, остановлен бег,

Вкалывают роботы, а не человек.

(Из фильма «Приключения Электроника»)

Слово Робот произошло от чешского robota — подневольный труд или rob, в переводе раб. Чаще, в нашем понимании, под словом робот скрывается автоматическое устройство, созданное по внешнему образу и подобию живого организма. Оно, действуя по заранее заложенной программе и (или) получая информацию о внешнем мире от сенсоров — датчиков, самостоятельно осуществляет производственные или иные операции, обычно выполняемые человеком. При этом робот может быть автономен или наоборот, иметь связь с оператором, получая от него команды.

Похоже, что многовековое желание людей получить надёжного и безотказного помощника, сегодня осуществилось. Сейчас роботы не только выполняют опасные для жизни человека работы, но и постепенно освобождают человечество от утомительно — рутинных операций. Любая практическая задача, имеющая чёткий алгоритм реализации решения с использованием автоматизированных систем, становится потенциальной мишенью робототехники. Казалось бы — вот оно счастье. Ан нет, всё человеку мало. Мало иметь помощника, хочется, чтобы решения на равных тоже принимал он.

Может ли робот действовать, по настоящему, разумно? В состоянии ли он решать проблемы, которые Homo sapiens решает с помощью размышлений? Может ли машина быть «рассудительной», обладать сознанием в близкой мере с той, в которой им обладает человек. Могут ли роботу быть известны чувства? Какова природа искусственного интеллекта (ИИ)? Является ли человеческий мозг суперкомпьютером? Философия искусственного интеллекта проявляет такие вопросы.