Простые роботы своими руками или несерьёзная электроника

Итак, обобщим: Если двигатель выбран верно, то значение величины тока, потребляемого двигателями самоделок, должно находиться в пределах 50-150 мА, при напряжении источника 3–9 вольт.

Исполнительные устройства — механизмы

В игрушках их может быть много, и они могут быть разные. Например, колесо мобильного робота (рис. 13) или гребной винт на валопроводе (рис. 14), или устройство ударного молоточка (рис. 15).

Это может быть довольно сложная система ходовой части жука-проволочника (рис. 16) или капризная в настройке колебательная система маятника (рис. 17).

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».

Некоторые практические замечания по конструированию механики игрушек

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.