機(jī)械人的骨骼 - 機(jī)械裝置
在 過(guò)去三期所講解的各式馬達(dá)，屬于傳動(dòng)裝置（Actuator），將電力轉(zhuǎn)化為機(jī)械動(dòng)能。但要機(jī)械人能執(zhí)行工作，還需要不同類型的機(jī)械裝置配合，才可以將馬 達(dá)轉(zhuǎn)化成的機(jī)械動(dòng)能用作各種活動(dòng)。以機(jī)械臂為例，內(nèi)里有齒輪、軸承、鏈等機(jī)械零件，將能量傳遞到最前端的「手指」，機(jī)械臂才能夠拿東西。若是以人的身軀為 比較對(duì)象，機(jī)械人的機(jī)械裝置就好比人的骨骼系統(tǒng)，因此即使是最簡(jiǎn)單的機(jī)械人也不能缺少機(jī)械裝置。
再多舉一個(gè)實(shí)例。筆者在孩童時(shí)代，最容易接觸到大量機(jī)械零件的情況便是玩遙控車。雖然遙控車稱不上是機(jī)械人，但內(nèi)里的機(jī)械設(shè)計(jì)還會(huì)應(yīng)用在機(jī)械人身上，因此對(duì)遙控車多加了解對(duì)日期設(shè)計(jì)機(jī)械系統(tǒng)亦有幫助。
玩具機(jī)械臂
簡(jiǎn) 單來(lái)說(shuō)，遙控車的無(wú)線電接收器由收到遙控器所發(fā)出的訊號(hào)開(kāi)始，便將訊號(hào)傳送到變速器（即早前介紹的伺服馬達(dá)），決定車輪所需轉(zhuǎn)速和方向，然后推動(dòng)連系著變 速器的連桿。連接著連桿的中軸或皮帶便因應(yīng)連桿的活動(dòng)模式，控制和改變運(yùn)轉(zhuǎn)中的車輪。每個(gè)車輪都有避震器，方便在崎嶇不平的地方行走。
機(jī)械臂內(nèi)有齒輪、鏈、連桿等
要懂得設(shè)計(jì)機(jī)械裝置，就必須先了解機(jī)械裝置的基本組件──機(jī)械零件的運(yùn)作方式。以下圖表列出部份常用的機(jī)械零件，有興趣的讀者可以多看有關(guān)機(jī)械設(shè)計(jì)的書籍，甚至鉆研遙控車（或四驅(qū)車）的運(yùn)作，自然可以對(duì)機(jī)械零件的應(yīng)用得心應(yīng)手。
各類機(jī)械人零件一覽
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零件 |
運(yùn)作方式 |
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外形像一條圓形的長(zhǎng)管道，借著自轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)來(lái)推動(dòng)其他相連的機(jī)械。通常直接由引擎或馬達(dá)連接到機(jī)械系統(tǒng)的其他部份。 |
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用來(lái)承托機(jī)器內(nèi)轉(zhuǎn)動(dòng)的軸桿。另外亦可以加在軸桿上，避免軸桿因長(zhǎng)期直接與其他零件磨擦而導(dǎo)致軸桿損耗，到了維修時(shí)只需更換軸承。 |
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由數(shù)支桿枝以不同形式組合和相連一起，藉以將運(yùn)動(dòng)方向及力量改變，以達(dá)到我們?cè)谠O(shè)計(jì)上的要求。連桿多以改換運(yùn)動(dòng)的方式來(lái)分類。 |
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兩個(gè)齒輪通過(guò)互相囓合，造成直接接觸，達(dá)到能量傳遞的目的，能改變速度、驅(qū)動(dòng)力和傳動(dòng)的方向。 |
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形狀特殊的扁平輪子，透過(guò)旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，將另一個(gè)凸輪轉(zhuǎn)換成往復(fù)運(yùn)動(dòng)。 |
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與齒輪一起運(yùn)用，利用皮帶和摩擦力來(lái)傳遞能量，推動(dòng)另一端的齒輪。但皮帶跟齒輪接觸時(shí)容易出現(xiàn)滑動(dòng)，因此精確度較低。 |
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跟皮帶一樣常與齒輪一起運(yùn)用。鏈上布滿一個(gè)個(gè)有特定間距的孔，用來(lái)跟齒輪產(chǎn)生囓合作用，因而帶動(dòng)另一端的齒輪轉(zhuǎn)動(dòng)。由于不存在滑動(dòng)效應(yīng)，因此精確度較高。 |
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將金屬物料造成螺旋形狀，具伸縮性，可將相連結(jié)之機(jī)械部件的活動(dòng)范圍限制。 |
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使機(jī)械裝置內(nèi)運(yùn)動(dòng)中的機(jī)件停止或減速的裝置，可視為吸收能量的裝置。 |
移動(dòng)設(shè)備訪問(wèn)
