Difference between revisions of "Dzenushko Dainis: Walking mechanisms survey"

From Department of Theoretical and Applied Mechanics
Jump to: navigation, search
(Created page with "Существует несколько основных видов «шагающих» механизмов, основанных на преобразовании враща...")
 
m (Reverted edits by 188.143.234.155 (talk) to last revision by Михаил Бабенков)
 
(14 intermediate revisions by 2 users not shown)
Line 1: Line 1:
Существует несколько основных видов «шагающих»
+
There are several basic types of "walking" mechanisms based on conversion of the rotational motion into the translational motion.
механизмов, основанных на преобразовании
 
вращательного движения в поступательное.
 
 
 
 
----
 
----
  
==Стопоходящая машина Чебышева==
+
==The Chebyshev Walking Mechanism==
 
<gallery widths=330px heights=300px perrow = 3>
 
<gallery widths=330px heights=300px perrow = 3>
 
File:stopohodjashaja_mashina_1.jpg
 
File:stopohodjashaja_mashina_1.jpg
Line 11: Line 8:
 
File:stopohodjashaja_mashina_3.jpg
 
File:stopohodjashaja_mashina_3.jpg
 
</gallery>
 
</gallery>
*Пафнутий Львович Чебышев, будучи профессором Санкт-Петербургского университета
+
*Pafnuty Lvovich Chebyshev, the professor of St. Petersburg University invented and built the world's first walking mechanism and named it "The Plantigrade Machine". This mechanism, invented by Russian mathematician, has received the general approval at the World Exhibition in Paris, 1878.
изобрел и воплотил в жизнь первый в мире шагающий механизм «в дереве и железе»
 
и назвал его «Стопоходящая машина». Этот механизм, изобретенный российским
 
математиком, получил всеобщее одобрение на Всемирной выставке в Париже 1878 года.
 
  
 
----
 
----
  
==Механизм Кланна==
+
==The Klann Mechanism==
  
 
[[File:Klann_1.png]]  
 
[[File:Klann_1.png]]  
Line 24: Line 18:
 
[[File:Klann_3.gif]]
 
[[File:Klann_3.gif]]
  
*Механизм Кланна имеет множество преимуществ шагающего механизма,
+
*The Klann linkage provides many of the benefits of more advanced walking vehicles without some of their limitations. It can step over curbs, climb stairs, or travel into areas that are currently not accessible with wheels, but does not require microprocessor control or multitudes of actuators. It lays between these walking devices and axle-driven wheels.
и лишён, в то же время, некоторых свойственных им ограничений. Он может
 
перешагивать через бордюры, взбираться по ступеням, которые недоступны для
 
колёсных движителей, и в то же время этот механизм не требует управления его
 
двигателями со стороны микропроцессоров, причём количество этих двигателей
 
может быть уменьшено по сравнению с другими видами техники,  
 
предназначенной для выполнения тех же функций.По своей классификации
 
этот механизм находится между шагающими устройствами и колёсными
 
машинами с управляемыми осями.
 
  
 
----
 
----
  
==Механизм Тео Янсена==
+
==The Theo Jansen Mechanism==
 
<gallery widths=330px heights=300px perrow = 3>
 
<gallery widths=330px heights=300px perrow = 3>
 
File:Jansen 1.JPG  
 
File:Jansen 1.JPG  
Line 42: Line 28:
 
File:Jansen_3.jpg
 
File:Jansen_3.jpg
 
</gallery>
 
</gallery>
*Тео Янсен (Theo Jansen) (родился 17 марта, 1948, Гаага, Нидерланды) —
 
нидерландский художник и кинетический скульптор. Он строит огромные
 
сооружения, напоминающие скелеты животных, которые способны
 
передвигаться под воздействием ветра по песчаным пляжам. Янсен
 
называет эти скульптуры «животными» .
 
  
 +
*'''Theo Jansen''' (born 1948) is a Dutch artist. In 1990, he began what he is known for today: building large mechanisms out of PVC that are able to move on their own, known only as Strandbeest. Jansen has been creating Strandbeest (Dutch: strand=beach; beest=beast), wind-walking examples of artificial life, since 1990. What was at first a rudimentary breed has slowly evolved into a generation of machines that are able to react to their environment: "over time, these skeletons have become increasingly better at surviving the elements such as storms and water, and eventually I want to put these animals out in herds on the beaches, so they will live their own lives."
 
http://www.strandbeest.com/
 
http://www.strandbeest.com/
  
Line 56: Line 38:
 
</gallery>
 
</gallery>
  
==Создание самодвижущейся платформы основанной на механизме Тео Янсена==
+
==Creating a self-propelled platform based on the mechanisms of Theo Jansen==
 +
 
 +
Watching the Theo Jansen mechanisms causes the desire to be able to ride on them (or to "walk"). So, I decided to create such a vehicle, which could move me (in a reduced scale, for the beginning). But if we want to ride it, first it should be able to turn left or right.
 +
*How to achieve it?
 +
It is possible to make two independent parts with two independent motors, and by controlling their speed and direction separately turn as any crawler does.
 +
*Why this one is better than a wheeled vehicle?
 +
If you're driving on sand or any loose terrain, the wheels may start to slip. But the walking mechanisms do not have this problem.
 +
*What has been done?
 +
Currently, the manufacturing process has been developed and debugged.
 +
*How is it done?
 +
This platform is created from acrylic, aluminum tubes, screws and nuts. In general, they are common materials. The materials chosen basing on the cheapness, the ease of use and aesthetic considerations. But it all started with a sketch of the parts in 1:1 scale. The sketches are presented below:
  
Глядя на механизм Тео Янсена так и хочется, чтобы можно было на нем
 
прокатиться (или пройтись). Вот мне и пришла в голову идея создать такой аппарат,
 
на котором можно было бы передвигаться. Для начала в уменьшенном масштабе. Но если мы хотим на нем передвигаться,
 
то нам необходимо, чтобы данный аппарат мог поворачивать.
 
*Как этого добиться?
 
Можно сделать его из двух независимых частей и установить на них 2 двигателя и
 
затем, управляя их скоростью, поворачивать т.е. так же, как поворачивают любые гусеничные
 
машины.
 
*Чем этот аппарат лучше колесных машин?
 
Если вы едете по песку или любому сыпучему материалу, то может так случится, что колесо забуксует. Но с шагающими
 
механизмами такой проблемы не возникает.
 
*Что уже сделано?
 
На данный момент разработан и отлажен процесс изготовления. И в результате функционирует одна из двух частей.
 
*Как это сделано?
 
Данная платформа создается из оргстекла, алюминиевых трубок, винтов и гаек. В общем-то не такие уж и редкие материалы.
 
Материалы избирались на основе дешевизны, простоты использования и эстетических соображений. Но началось все с эскиза всех
 
основных деталей в масштабе 1:1 который приводится ниже:
 
  
 
<gallery widths=300px heights=425px perrow = 3>
 
<gallery widths=300px heights=425px perrow = 3>
Line 82: Line 57:
 
</gallery>
 
</gallery>
  
Затем пришлось решать первую проблему данного проекта т.е. бороться с силой трения. Для этого из алюминиевой трубки были изготовлены простейшие подшипники скольжения:
+
Then I had to deal with the first problem of this project, the friction. To decrease it, the simple slide bearings were made from aluminum tubes:
 
<gallery widths=300px heights=300px perrow = 2>
 
<gallery widths=300px heights=300px perrow = 2>
 
File:Roller_1.jpg
 
File:Roller_1.jpg
Line 88: Line 63:
 
</gallery>
 
</gallery>
  
Затем после первой сборки обнаружилось что не так уж и легко отцентровать коленчатый вал. Но эта проблема вскоре разрешилась.
+
Here's how the first module looks like:
Как? Путем нанизывания его на штанги что позволило выровнять центральную ось на момент окончательной сборки.
 
А вот и первые фотографии второй части в момент сборки. Тут как раз видны все 6 штанг которыми пронизан весь механизм:
 
 
<gallery widths=500px heights=280px perrow = 2>
 
<gallery widths=500px heights=280px perrow = 2>
 
File:Build2_1.jpg  
 
File:Build2_1.jpg  
Line 96: Line 69:
 
</gallery>
 
</gallery>
  
Вот так выглядит уже построенная первая часть:
+
Here's how the first part looks like:
 
<gallery widths=500px heights=400px perrow = 2>
 
<gallery widths=500px heights=400px perrow = 2>
 
File:Build_1.jpg  
 
File:Build_1.jpg  
Line 104: Line 77:
 
</gallery>
 
</gallery>
  
==Что планируется далее?==
+
==What is planned next?==
1) Необходимо изготовить вторую часть. (DONE)
 
  
2) Объединить их.(DONE)
+
1) manufacture the second module (DONE)
  
3) Установить двигатели.(DONE)
+
2) combine them (DONE)
  
4) Создать систему управления. (DONE)
+
3) mount motors(DONE)
  
5) Создание и установка дистанционного управления.
+
4) develop a control system (DONE)
  
 +
5) develop and install a remote control
  
06.10.11 в 23:58 состоялся первый успешный запуск объединенного механизма.  
+
06.10.11 at 23:58 the first successful launch of the combined mechanism had been performed
 +
Now the wired control system is set up. So that's what we have:
  
Теперь создана проводная система управления.
 
Итак вот что получилось:
 
 
<gallery widths=900px heights=400px perrow = 1>
 
<gallery widths=900px heights=400px perrow = 1>
 
File:IMAG0758.jpg
 
File:IMAG0758.jpg
 
</gallery>
 
</gallery>
  
==Шагающий механизм 1.2==
+
==Walking mechanism 1.2==
 
[[File:intensiv.jpg |300px|right]]
 
[[File:intensiv.jpg |300px|right]]
На летнем интенсиве[http://fablab.spbstu.ru/2013/06/post750/] для школьников в Фаблаб Полдитех, проходившем в конце июня 2013 года под руководством [http://tm.spbstu.ru/%D0%9C%D1%83%D1%80%D0%B0%D1%87%D1%91%D0%B2_%D0%90%D0%BD%D0%B4%D1%80%D0%B5%D0%B9 Андрея Мурачёва] и [http://tm.spbstu.ru/%D0%94%D0%B7%D0%B5%D0%BD%D1%83%D1%88%D0%BA%D0%BE_%D0%94%D0%B0%D0%B9%D0%BD%D0%B8%D1%81 Дайниса Дзенушко] был собран шагающий механизм на основе платформы Arduino. Управление Arduino осуществлялось с компьютера при помощи среды Processing. Программы для Arduino и Processing можно скачать по ссылке [[File:Proc_and_ardu.zip]]
 
  
== См. также ==
+
The next walking mechanism, now based on the Arduino platform, was assembled during the [http://fablab.spbstu.ru/2013/06/post750/ Summer Crash Course] for pupils in FabLab Polytech held at the end of June 2013 under the supervision of [[:ru:Andrey_Murachev|Andrey Murachev]] and [[:ru:Dzenushko_Dainis|Dainis Dzenushko]]. The Arduino board control was performed from a computer using the Processing development tool. The program code for Arduino and Processing can be downloaded [[:ru:Файл:Proc_and_ardu.zip | here]].
 +
 
 +
== See also ==
  
[[:ru:Ходящие механизмы]]
+
[[:ru:Ходящие механизмы|Walking mechanisms]]
  
[[:ru:Category: Студенческие проекты]]
+
[[:ru:Category: Студенческие проекты|Category: Student projects]]

Latest revision as of 12:43, 7 August 2016

There are several basic types of "walking" mechanisms based on conversion of the rotational motion into the translational motion.


The Chebyshev Walking Mechanism[edit]

  • Pafnuty Lvovich Chebyshev, the professor of St. Petersburg University invented and built the world's first walking mechanism and named it "The Plantigrade Machine". This mechanism, invented by Russian mathematician, has received the general approval at the World Exhibition in Paris, 1878.

The Klann Mechanism[edit]

Klann 1.png Klann 2.gif Klann 3.gif

  • The Klann linkage provides many of the benefits of more advanced walking vehicles without some of their limitations. It can step over curbs, climb stairs, or travel into areas that are currently not accessible with wheels, but does not require microprocessor control or multitudes of actuators. It lays between these walking devices and axle-driven wheels.

The Theo Jansen Mechanism[edit]

  • Theo Jansen (born 1948) is a Dutch artist. In 1990, he began what he is known for today: building large mechanisms out of PVC that are able to move on their own, known only as Strandbeest. Jansen has been creating Strandbeest (Dutch: strand=beach; beest=beast), wind-walking examples of artificial life, since 1990. What was at first a rudimentary breed has slowly evolved into a generation of machines that are able to react to their environment: "over time, these skeletons have become increasingly better at surviving the elements such as storms and water, and eventually I want to put these animals out in herds on the beaches, so they will live their own lives."

http://www.strandbeest.com/

Creating a self-propelled platform based on the mechanisms of Theo Jansen[edit]

Watching the Theo Jansen mechanisms causes the desire to be able to ride on them (or to "walk"). So, I decided to create such a vehicle, which could move me (in a reduced scale, for the beginning). But if we want to ride it, first it should be able to turn left or right.

  • How to achieve it?

It is possible to make two independent parts with two independent motors, and by controlling their speed and direction separately turn as any crawler does.

  • Why this one is better than a wheeled vehicle?

If you're driving on sand or any loose terrain, the wheels may start to slip. But the walking mechanisms do not have this problem.

  • What has been done?

Currently, the manufacturing process has been developed and debugged.

  • How is it done?

This platform is created from acrylic, aluminum tubes, screws and nuts. In general, they are common materials. The materials chosen basing on the cheapness, the ease of use and aesthetic considerations. But it all started with a sketch of the parts in 1:1 scale. The sketches are presented below:


Then I had to deal with the first problem of this project, the friction. To decrease it, the simple slide bearings were made from aluminum tubes:

Here's how the first module looks like:

Here's how the first part looks like:

What is planned next?[edit]

1) manufacture the second module (DONE)

2) combine them (DONE)

3) mount motors(DONE)

4) develop a control system (DONE)

5) develop and install a remote control

06.10.11 at 23:58 the first successful launch of the combined mechanism had been performed Now the wired control system is set up. So that's what we have:

Walking mechanism 1.2[edit]

Intensiv.jpg

The next walking mechanism, now based on the Arduino platform, was assembled during the Summer Crash Course for pupils in FabLab Polytech held at the end of June 2013 under the supervision of Andrey Murachev and Dainis Dzenushko. The Arduino board control was performed from a computer using the Processing development tool. The program code for Arduino and Processing can be downloaded here.

See also[edit]

Walking mechanisms

Category: Student projects