Механизм шеи был сделан так давно, что уже успел сломаться. Два раза. В принципе, я не планировал делать его на столь раннем этапе, но меня утомляла разрастающаяся голова, бесформенно валяющаяся по столу как попало. При включении сервов она прыгает, под паяльником елозит, отверткой не упрешся, гайки из ключей вываливаются. Жуткое дело!

Конечно, можно было бы соорудить какой-нибудь специальный монтажный стенд, фиксирующий голову на столе намертво. Но было решено упростить задачу и убить сразу двух зайцев: соорудить шею, которая станет для головы “монтажным стендом” и будет необходимой частью всего робота, которую все равно надо делать. Как следствие, шея начала рождаться почти одновременно с головой.


В рамках этой задачи решалось сразу несколько вопросов.

Во-первых, конструкция шеи должна быть довольно крепкой, стабильной и надежной – ей предстоит держать на себе немалый вес всей головы. Типа, чтобы, не вышло внезапного конфуза:

Впрочем, конфуз все равно вышел, ибо лопухнулся немного в расчетах на нагрузку. Поскольку голова на тот момент была готова, в лучшем случае, наполовину, то насчет ее конечного веса я оказался несколько оптимистичен, как показало время. Итоговый вес головы оказался втрое больше ожидаемого!

Во-вторых, ее механизм должен обеспечивать более-менее “живую” кинематику наклонов. Кинематика головы, тупо прикрученной к “палке на гвоздике” выглядит, как судороги ревматика, больного аутизмом:

Этого совершенно не хотелось. Я строю культурную утонченную собачку-робота, а не алкаша утром в субботу (одного такого в доме – вполне достаточно, по мнению жены)… Поэтому движения головы в части шеи должны быть сложнее, менее линейными и более “органическими”.

В-третьих – компактность. Ну, просто потому, что объем туловища робота и без того чем есть занять, помимо мощных рычагов, механизмов и противовесов крепления головы:

Понятно, думаю… Типа, моторища, там всякие, колесища. Акумуляторища. И прочая габаритная (до сих пор, в некоторых моментах – неведомая) хренища… Ну, там, аналоговнетный ядерный реактор на быстрых глюконах… Или еще чего… Короче, без особой необходимости кузов занимать не хотелось, пока вплотную к нему дело не подойдет.

Так задача была сформулирована в общих чертах на уровне идеи. Теперь надо было придать этой идее форму проекта, несущего в себе конкретные элементы, а не филосовские бла-бла-бла.


В основу конкретики проекта были заложены два треугольника с общими базами A-B:

Для тех, кому, как и мне, повезло случайно закончить среднюю школу, очевидно, что при одной и той же длине A-B стороны обоих треугольников и фиксированного положения вершин C1 и C2, при изменении любого угла любого из треугольников (например, угла a, на схеме выше), точки A и B, начнут выписывать в пространстве всякие смешные траектории, каждая из которых будет частью окружности с радиусами A-C2 и B-С1 соответственно.

Стороны A-C1 и B-С2 будут, в этом случае, удлиняться и сокращаться, ясен пень. Но их суммарная длина всегда будет одинаковой.

Поскольку голова намертво прикручена к точкам A и B своим основанием, то ей не остается ничего иного, как следовать за ними, меняя сообразно свое положение в пространстве относительно тела, которое намертво прикручено к точкам C1 и C2:

Все это дает некую “визуальную сложность движений”, что в достаточной мере создает иллюзию “живого” наклона головы. В основном это происходит из-за возникающей разницы угловых расстояний, которые проходят точки A и B с нелинейными относительными скоростями на каждом из отрезков своих траекторий. Расстояние то между точками всегда неизменно, но расстояние которое они проходят каждая по своей траектории и скорость с которой они это делают – разные…

А конвергенция экстрополярных потоков ламинарной среды в тонкой структуре эфира вакуума нормализует изотропность поля интерференции волн темной материи… Внатуре!

Так задача была реализована на уровне проекта и трехмерных моделей. Осталось только придать этому всему некое физическое воплощение.


Для физического воплощения понадобилось превратить стороны упомянутых выше треугольников в рычаги подвески головы. В составе:

1 – Основание (намертво крепится к туловищу)
2 – Опорные рычаги (на них приходится основной вес головы)
3 – Ведущий рычаг (именно он обеспечивает движение всех частей)
4 – Тяга (управляет наклоном ведущего рычага)

В самой первой версии механизма, все рычаги были отпечатаны из пластика. В принципе, я понимал, это это решение временное. Оно было необходимо для проверки работы всей конструкции и того, насколько правильно были посчитаны длины рычагов и взаимные углы, которые они формируют во время работы.

До кучи, там же не просто так надо было наклон головы сделать. Надо, чтобы еще она не долбилась затылком в спину, а носом не клевала промеж колес. Чтобы не было пережатия проводов. Чтобы обшивка головы не цеплялась за подвижные части. И т.д., и т.п. Каждый градус был тщательно выверен!

Удивительно, но конструкция из пластиковых рычагов оказалась живучее ожидаемого. И именно вот тут я сделал ошибку, решив, что а может это так и оставить? Ну, а фигли? Работает же…

В действительности, проработало оно около месяца. После чего сломался ведущий рычаг:

На фото видно, что уже началась переделка механизма. Один из опорных рычагов уже алюминиевый:

Таких опорных рычагов в конструкции два – для поперечной устойчивости системы. Может показаться, то ведущий рычаг один, но их тоже два. Просто они оба сложены вместе:

Резалось все это на моем “гаражном” ЧПУ-фрезере для дерева, который для работы с алюминием был ни разу не предназначен (что бы там на этот счет не думал себе его производитель). Шпиндель меньше 6К оборотов в минуту не умеет выдавать в принципе. Подачи охлаждающей эмульсии в область резки нет. Конструкция всего станка недостаточно жесткая для работы с металлом. Ну и т.п.

Пошаманив с оборотами, дав минимальную подачу, минимальную глубину резки, подливая вручную водичку из клизмы, худо-бедно все же удалось уговорить робота выпилить детальки нужной формы.

Что есть, то и приходится есть… Я знаю, как модифицировать своего “гаражного” фрезера, чтобы он нормально умел в алюминий. Рано или поздно до него доберусь в этом плане…

Тяга (тоже двойная) даже обзавелась полноценными подшипниками в точке соединения с ведущим рычагом:

Так все пластиковые детали подвески были постепенно заменены на металлические аналоги:

Т.о., прикрутив голову к шее, шею к куску доски и зажав оную в тиски, я таки пристрелил тех самых пресловутых двух зайцев: (1) получил “монтажный стенд” для головы и (2) построил один из ключевых компонентов будущей механической собачки.


Спустя несколько месяцев произошла вторая поломка. Но уже не в части рычагов шеи, а в части их привода. О нем и пойдет речь в следующей серии.

Поделиться: