3rd 垃圾車教了我一些事~9/6新增補充

cj6jo3xjp6 · 發表於 2013-9-5 00:10:01

本帖最後由 cj6jo3xjp6 於 2014-6-1 07:36 編輯

怎麼還是垃圾車
這次玩點不同的挑戰
相同的依舊是那車體的尺寸及運作的模式
不同的是多了齒輪少了馬達
以及有一些想分享的經驗

↑由前往後看，似乎沒有太多變化

↑就為了這輛子母車，失敗又失敗

↑所幸最後完成了

↑車頭、車門、電池盒、經典活塞引擎

↑動力傳輸簡介，4馬達、7動作，這部分想最久

主要是想減少紅外線接收的頻道，可以同時控制更多作品
沒想到這小小的企圖，給我大大的苦惱
四顆馬達如何有效分配，才不至於使操作太繁複 (這點我要再加油)
控制七組動作不會相互影響
例如，利用S-Motor控制方向連帶切換打檔片，就不可以用在XL-Motor上
否則造成只有前輪轉某一邊時，車子才可以前進後退的窘境

↑可發現有三組切換檔位的組合

↑這種組合方式可以在前輪回正時，不會影響打檔片的位置

一開始在思考結合打檔與轉向的這種組合時
會遇到的一個問題就是
可以藉由往左往右的轉向控制帶動打檔片
但S-Motor有個特性，就是可以自動回正
如果打檔片也被回正了，那M&L-Motor就會空轉
所以必須讓前輪回正時，打檔片依然留在檔位上

↑底盤全貌，可以發現為了配合打檔片，S-Motor偏了半格

↑這組齒輪走法特別，利用到空心齒輪的外圈與中心可做兩組傳輸

↑同時控制壓縮機上提氣閥及XL-Motor打檔片

↑這方式限制氣閥只開一邊，用於子母車上提

下放不接氣體，因為一但用了氣體驅動，會使下放速度太快，也太用力
所以下放子母車的部分，運用的氣壓棒本身的阻力做減速

只開一邊的原因不外乎就是當開關用，只有 on / off
但為什麼不能開到另一邊呢
這是因為打氣筒同時為三組系統打氣
一旦將氣閥開到另一邊時 (沒有接任和管子)
其它兩組會造成漏氣的問題，而無法正常運作
但由於只有 on / off，使得子母車的氣壓棒充滿氣，無法朝另外的方向回復
所以必須要on的階段停止打氣，同時驅動其它氣閥，使氣倒流排出
再利用地心引力及橡皮筋彈力將舉起子母車的氣壓棒回復
待回覆後，再將閥改到off，使得打氣時不會驅動子母車升起
便可正常運作壓縮機循環部分

↑這個裝置似乎可以實現氣壓棒慢速運動

原理就是讓氣閥的通道，由螺旋伸縮桿精確控制只開一點點
使氣閥本身成為氣體流動的阻力，使氣體慢慢進入氣壓棒
實現氣壓棒慢速運動 (實驗上是成功的)

↑仔細看會發現這兩個前輪的角度不一樣

↑上面目前比較常用的方式，下面是曾出現在LEGO 8436上的組法 (簡易表示)

這兩個組合不同處只在於控制方向的連桿上
上面是用平行四邊型的方式，造成兩顆前輪是用相同的角度轉動
下面是用連桿的方式，使轉向時兩顆前輪有不同的角度
內圈的前輪軌跡半徑較外圈小，所以角度要比較大
在做遙控驅動，當輪胎阻力越大時，影響越大

↑由這張適意圖可以更容易發現

原理在於固定左右移動那塊與兩輪軸心連接處的距離
在轉動的同時，控制方向的連桿(輪胎端)，與左右移動那塊相對距離變大
控制方向的連桿角度變大，使連桿(輪胎端)連線變短
就實現左右輪角度不同

↑上圖為許多齒輪的組合

兩格在隔壁，就是距離 1L，兩顆齒輪的齒數和要為16 = 8+8
若是三格，距離 2L，兩顆齒輪的齒數和要為16*2 = 32 = 8+24 = 12+20 = 16+16...
若是四格，距離 3L，兩顆齒輪的齒數和要為16*3 = 48 = 12+36 = 24+24...
若是兩格半，距離1.5L，兩顆齒輪的齒數和要為16*1.5 = 24 = 8+16
像左上角的距離算法為 (2平方+1平方)開根號，距離約2.25L
兩顆齒輪的齒數和要為16*2.25 = 36 = 16+20 = 12+24

另外像小傳大，就是增加扭力、減少速度，比較常用
　　　大傳小，就是增加速度、減少扭力

轉速計算方式為，原轉速*(輸入齒輪齒數/輸出齒輪齒數)

↑這是增加扭力或減低速度的好幫手

上圖配合8齒輪，達 1 / 8 減速
下圖配合24齒輪，達1/24 減速

↑打檔齒輪的用途，將一個輸入源，經由切換，可控制兩組動作

由於打檔片的位置特殊(在半格的位置)，須回到正常1格的位置
有這些齒輪的組合

↑最後這是要分享給大家，配合氣管角度，氣壓棒上方與下方可以不同方向

感謝指教

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補充說明

↑前輪轉向示意圖

１．左上圖的前輪軌跡可以認識到，為什麼內外輪角度會不同
　　（正確的內外輪角度，可以減少阻力發生，使車子自動化行駛更順暢）
２．右上圖可以發現，直角三角形中，斜邊長度固定時，對邊與底邊的關係
３．左下圖為置中，沒有轉向；比較右下圖為左轉後的位置變化
　　（轉動後發生距離的變化，實現內外輪角度不同）

↑經典的活塞引擎

由於我所採用的是直線的傳輸方式，所以差半格在固定上可能會遇到問題，可能會鬆脫
所以可以改用如左上圖的方式，選擇有多半格軸使用，防止鬆脫

↑子母車

由左上圖，可發現傾倒的那面並不是與地面水平，而是帶有角度的斜板
這可以為我帶來好處是，在做子母車傾倒時，就不需要讓子母車舉超過90度
在將子母車固定在升起架上，可以有更簡單的設計

右邊的圖是子母車下面的輪子
跟大買場的手推車一樣可以根據行徑方向轉動（類似風向儀的原理）
原本還用了左下角的零件，並沒有導向性
後來改用中間的組法，沒想到又讓我發現像右下角那種小巧可愛的零件也可以用

↑子母車固定在升起架上

從右下圖可以得知，只需要兩個支點，便可以固定住紅色Ｌ型支架
紅色箭頭為地心引力的方向

在左上圖就用了紅圈中的兩的支點，包含下方黃色橫桿也作為支架
在左下圖顯示舉起子母車後的狀態，子母車與升起架一起動作

↑倒垃圾的空間

一年前用的是投影片來表現這種弧型的結構
後來發現軟管的妙用，有蠻多網友MOC作品有用到
值得注意的如左下圖所表示，中間要留一些空隙

↑伸縮棒家族

左邊的兩張圖可清楚比較升長量的差異，在設計作品的結構上還蠻重要的
有部份的設計就可以先用紙筆計算可行性

由上到下排列 (升長量)

小雙進氣氣壓桿 (接近2L)
小型螺旋伸縮桿 (3L)
大雙進氣氣壓桿 (約3.5L)
大型螺旋伸縮桿 (5L)

再來要討論的是功能性
現在官方的Set氣動組合較少 (42008、8110...)

雙進氣氣壓桿
　優點：反應快速(動作需要快時)
　　　　動力傳輸簡便（只需要兩根不限長短、不限角度的軟管）
　　　　氣壓桿本身體積相對較小
　缺點：反應快速(動作需要慢時)
　　　　只有全伸跟全縮兩個點，很難做精確的位置控制
　　　　（由右下方的圖，可以放慢氣壓桿伸縮的速度，實現控制長度的想法）
　　　　需要而外打氣裝置及氣閥控制(做"自動化"過程比較麻煩)

螺旋伸縮桿
　優點：反應慢(動作需要慢時)
　　　　容易控制，得到精確的伸長量
　　　　做自動化時，只需要一顆馬達即可動作
　缺點：反應慢(動作需要快時)
　　　　動力傳輸的路徑有所侷限，不容易做得很長，磨擦使動力流失較大
　　　　（但可將馬達靠近一點，改走電線的方式解決路徑問題）
　　　　螺旋伸縮桿本身體積相對較大

↑四組雙進氣氣壓桿的動作

不論是雙進氣氣壓桿或螺旋伸縮桿
動作皆以轉動或滑動來進行

↑關於齒輪的極限組合方式

沒事當然不會找自己麻煩，不需要非靠得這麼近
現在比較流行用12對20齒，可以在3L空間內運轉
但很多時候必須用到24齒，極限組合方式也可以留在3L內 (如右下圖)
右上角的組合方式可以在非常小的空間達到1/8減速
由左上圖可以發現，XL-motor的四個角落，也可以經由"軸"做傳輸

↑螺旋伸縮桿

在有限的空間，也可以直接在裡面做齒輪導引

↑簡單講述動作

１．M&L-Motor 打檔切換&前輪轉向控制
２．後輪動力驅動
３．子母車升起架氣閥開關　
４．動力打氣
５．壓縮機循環氣閥驅動
６．壓縮機升降氣閥開關 & XL-Motor 打檔切換
７．車斗升起螺旋桿驅動

實際操作步驟

# S M L XL 為馬達代號 ( 遙控器操作方式 )，S、XL用 7 速遙控器，M、L用普通遙控器

１．升降子母車：S(順針轉)將前輪打右→M(下)將XL-Motor 打檔切換至壓縮機循環"氣閥"
　　　　　　　　S(逆針轉)將前輪打左→XL(順針轉)驅動"氣閥"→M打氣→當壓縮板到最高→停XL&M
　　　　　　　　L(下)將子母車升起架"氣閥"開啟→M打氣→當子母車到最高→停M
　　　　　　　　此時XL(順針轉)驅動循環"氣閥"，不打氣，使子母車升起氣壓桿可以將氣體排出
　　　　　　　　(子母車氣壓桿的回復是藉由地心引力將子母車向下拉，及用橡皮筋拉氣壓棒)
　　　　　　　　當子母車回到原位時，L(上)子母車升起架"氣閥"關閉

２．壓縮垃圾　：由上步XL持續驅動壓縮機循環"氣閥"，M打氣，使垃圾被壓縮機帶進車箱內
　　　　　　　　結束後停止XL&M

３．舉起壓縮機：S(順針轉)將前輪打右→M(上)將XL-Motor 打檔切換至後車輪(對應壓縮機升降"氣閥"為開)
　　　　　　　　S(逆針轉)將前輪打左→M打氣→使壓縮機升起後→停Ｍ
　　　　　　　　S(順針轉)將前輪打右→L(上)使車斗升起，將垃圾傾倒出來→L(下)使車斗降回原本位置
　　　　　　　　M(下)將XL-Motor 打檔切換至壓縮機循環氣閥((對應壓縮機升降"氣閥"為關)→使壓縮機關上

４．垃圾車行駛：S(順針轉)將前輪打右→M(上)將XL-Motor 打檔切換至後車輪
　　　　　　　　XL控制前後，S控制左右

再次感謝指教

紅酒起司 · 發表於 2013-9-5 00:16:49

感謝大大熱心整理與講解

michaelyeh8 · 發表於 2013-9-5 06:13:08

剛睡醒腦筋還轉不過來!!

小卡 · 發表於 2013-9-5 07:26:33

太專業了，很多東西看不太懂(機械白癡)~
最有興趣的是車斗動力部分跟輪子差速部份
還是很感謝你的介紹

Morris · 發表於 2013-9-5 17:55:13

謝謝分享！！

technic化學 · 發表於 2013-9-5 18:12:36

technic化學表示~神!!!
我看不懂啊
再慢慢一次一次重複看來研究
真的很厲害呀~
我第一篇看一次沒懂得科技文章(其實是看太少......)

jacky6789 · 發表於 2013-9-5 18:12:59

兩伸縮棒八氣壓棒.複雜的電機設計.

動作演示非常傳神.已臻科技至高境界

台灣之光.讚!

clark616 · 發表於 2013-9-5 21:18:53

每每看到科技類分享
我都有種距離好遠的感覺
太專業了!!!!

muggsy · 發表於 2013-9-6 16:35:38

好複雜啊啊啊啊

超過我可以理解的範圍了

papan1230 · 發表於 2013-9-6 19:40:02

馬達配置等.. 設計的很棒!!!
不讚不行啊~~~

波羅包 · 發表於 2013-9-7 18:27:23

也太用心~

aoizip · 發表於 2013-9-7 22:33:40

氣壓減速的效果很像油壓阿~~
很棒的巧思！！

xray1974 · 發表於 2013-9-7 23:01:20

真是太厲害
太專業了
有看
未必看得懂啊

cj6jo3xjp6 · 發表於 2013-9-9 07:48:50

本帖最後由 cj6jo3xjp6 於 2014-6-1 07:35 編輯

感謝各位

突然覺得中空的 20齒斜邊齒輪很有趣
所以分享給各位

↑左下圖為原先的應用 (後來發現 LEGO8043 也是這用使用的，所以官方set很多小技巧可以學)

突然驚覺，既然使用的是中空型的齒輪，那就不能浪費它的特性
如右下圖，紅色的軸可以獨立運行，作為傳輸使用
上面兩張圖為十字型的傳輸，黑軸與紅軸各自獨立
實現在同一水平下，可以由兩個不同方向的軸做各自傳輸

↑上圖為氣閥與齒輪的連接，以方便用馬達控制

左上圖為之前所提到，可以放慢氣壓棒速度的組法
而其他三張圖例為，另外可能的方式
但我實驗後，並沒有左上圖來的精確(因為有間隙的緣故)
組裝方式是可以作為小空間及需邀減速後控制氣閥的參考 ( 減速為1/24 )

cchang41467 · 發表於 2013-9-9 16:05:13

厲害啦, 不給讚不行.

cchang41467 · 發表於 2013-9-11 13:43:27

真的太棒了, 有許多可參考的價值.

jacky8110 · 發表於 2013-10-12 11:11:06

太神了

pt12196 · 發表於 2015-12-15 15:53:52

看到大大神作，讓我一直反覆思考要把樂高科技系列玩得這麼神，到底需要多少專業知識啊？
對於我這個讀商科畢業的人來說，真是遙不可及的境界！
真希望我家小孩長大以後也能像大大這樣厲害，深感佩服~

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