蛇行机构(二)

蛇行機構 二 期中報告 緣起 機械蛇的實用價值 可在複雜而人力所不能及的環境作業 例如地震 火災現場倖存者的搜尋 對各類管線的洩漏進行檢查以及修補等 可在特殊環境下工作 例如 核電廠 石油化工等領域的內部檢測及維護等 只要結合各種的感應器或是攝影機 就可對這些不僅是人力不能 更是會危害人體健康及安全的區域進行各式的作業 現況 蛇行機器人是近幾年才開始研究的新課題 所以至今只有幾個國家製作出有實際用途的蛇行機器人 而且幾乎都是橫向行進的 縱向行進的蛇行機構少之又少 而以美國為蛇行機器人技術最先進的國家 各國發展出來的蛇行機器人 美國 1 美國 2 日本 大陸 功能需求分析 在現有狀況中介紹的各種蛇行機器人 雖然外型及致動方式各有不同 但不外乎都使用了大量的控制器 運用了各式程式語言來改變各節相對角度 而我們不只是因為研究經費不足無法使用控制器的問題 我們本身編寫程式語言的能力也未達其程度 所以 我們在本次專題的目標 是以簡單的機構及馬達 製作出只有單一動作 類似毛毛蟲伸縮前進的蛇行機構 無法做到像之前介紹的機械蛇有多自由度 甚至可以後退的動作 初步設計與評估 基本形狀 致動方式 防滑機構 利用四連桿組在收繩時可以將防滑片做 下錨 的動作 蛇行機構是由許多小節所構成 而每個小節在平放時會保持固定的距離 以七個連續小節為一段 我們決定用捲繩機作收線與放線的動作 以收繩時的繩子產生的張力 使各小節中間間隙收緊 再配合放繩時在各小節中間裝設的彈簧之彈力令各小節回覆原本的間隙距離 讓機械蛇產生前進的效果 本組的設計是以用簡單的裝置來達到類蛇行進的目標 若順利的話只需要使用1 2個馬達加上彈簧還有四連桿組應該就可行進 主要是在於機構的搭配與設計 初步概念設計圖 蛇行機構之單節形狀 單節看來呈六角型 側面如右圖下方 中間成圓角 使機構行動時能平滑 而上下各有兩個洞 乃是為了使機構固定方向 不至於側轉 搭配捲繩機控制時更加容易 如此的形狀 能讓捲繩機將機構拉緊時呈拱型 也就是初步設計時的延伸 初步概念設計圖 圖一 單節形狀 初步概念設計圖 蛇行機構之整體大略形狀 除了頭 尾 其他小節皆切削15度 圖二為拉繩時 各小節間隙距離縮減拱起圖 圖三為平放時各小節維持正常間隙距離圖 圖四為使用寶麗龍和硬紙版製作的簡易外型圖 初步概念設計圖 圖二 拱起時形狀 初步概念設計圖 圖三 平放時形狀 初步概念設計圖 圖四 簡易模型圖 進行方法與步驟 Step1 平放蛇行機構 使之保持正常間隙Step2 捲繩機收緊繩子時 繩子產生的張力使每小節的間隙縮短 而形狀會以一段為單位拱起來 Step3 尾部的防滑四連桿組在繩子逐漸拉緊時 將防滑片向外推出 在捲繩機拉至最緊時停止 Step4 捲繩機放鬆繩子時 因尾端防滑裝置產生的最大靜摩擦力大於最前端的最大靜摩擦力 再加上在各小節中間裝設的彈簧之彈力令各小節回覆原本的間隙距離 讓機械蛇產生前進的效果 預期可能遭遇困難及解決方法 預期可能遭遇的困難 都還在預想階段 實際運作情形仍是未知數 而目前設計可能會造成蜷縮時重心不穩 導致蛇身傾倒的狀況 2 蛇行機構頭部與其後一小節