一、基本思路: 在乐高机器人搭建中,动力的传输和转向是结构搭建的关键部分,常用的有皮带、齿轮、链条等传动方式,笔者将上述三种传动方式的优劣粗略总结如下: 然而,当我们需要进行长距离精确传动时,上述三种方式都有一定局限性。仔细观察不难发现,上述三种方式都是基于齿轮或皮带轮转动的线速度传输能量,转动的机械能由电机产生后,经由电机轴传送至齿轮或皮带轮,传动至需要转动的地方,在此过程中,电机产生的动力经过若干次传动或转向,不可避免地产生了一定能量损耗。那么,我们不妨换个思路,直接以一根较长的轴与电机连接,直接通过用长轴的转动,以角速度的传输,来实现长距离传动的目的,一方面能回避电机轴与齿轮传动时的能量损耗,另一方面,也减少了齿轮或皮带轮的数量,提升传动效率。 二、教学实例 如图一所示,要求用一台电机控制两扇门同时打开(NXT的另外两个输出端被要求安装两个指示灯),由于两扇门的转动轴相距较远,使用齿轮传动的方式做长距离传动损耗过大,有可能使距离电机较远的右侧门转动速度和角度无法与左侧门同步;另一方面,由于门板较宽,力矩加大,从而需要扭力较大的传动方式确保门能顺利开启,使用皮带传动的方式将面对因扭力不足产生的皮带打滑问题。如图二所示,在本案例中的搭建思路是:将电机固定在合适的高度,用一根长轴与电机相连,使用冠状齿轮实现传动转向,调节灌装齿轮的安装方向,即可让两扇门在同一台电机的带动下,朝不同的方向运动(大门向外开启时,左侧门逆时针转动,右侧顺时针转动)。
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