機械人的骨骼 - 機械裝置
在 過去三期所講解的各式馬達，屬于傳動裝置（Actuator），將電力轉(zhuǎn)化為機械動能。但要機械人能執(zhí)行工作，還需要不同類型的機械裝置配合，才可以將馬 達轉(zhuǎn)化成的機械動能用作各種活動。以機械臂為例，內(nèi)里有齒輪、軸承、鏈等機械零件，將能量傳遞到最前端的「手指」，機械臂才能夠拿東西。若是以人的身軀為 比較對象，機械人的機械裝置就好比人的骨骼系統(tǒng)，因此即使是最簡單的機械人也不能缺少機械裝置。
再多舉一個實例。筆者在孩童時代，最容易接觸到大量機械零件的情況便是玩遙控車。雖然遙控車稱不上是機械人，但內(nèi)里的機械設(shè)計還會應(yīng)用在機械人身上，因此對遙控車多加了解對日期設(shè)計機械系統(tǒng)亦有幫助。
玩具機械臂
簡 單來說，遙控車的無線電接收器由收到遙控器所發(fā)出的訊號開始，便將訊號傳送到變速器（即早前介紹的伺服馬達），決定車輪所需轉(zhuǎn)速和方向，然后推動連系著變 速器的連桿。連接著連桿的中軸或皮帶便因應(yīng)連桿的活動模式，控制和改變運轉(zhuǎn)中的車輪。每個車輪都有避震器，方便在崎嶇不平的地方行走。
機械臂內(nèi)有齒輪、鏈、連桿等
要懂得設(shè)計機械裝置，就必須先了解機械裝置的基本組件──機械零件的運作方式。以下圖表列出部份常用的機械零件，有興趣的讀者可以多看有關(guān)機械設(shè)計的書籍，甚至鉆研遙控車（或四驅(qū)車）的運作，自然可以對機械零件的應(yīng)用得心應(yīng)手。
各類機械人零件一覽
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零件 |
運作方式 |
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外形像一條圓形的長管道，借著自轉(zhuǎn)運動來推動其他相連的機械。通常直接由引擎或馬達連接到機械系統(tǒng)的其他部份。 |
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用來承托機器內(nèi)轉(zhuǎn)動的軸桿。另外亦可以加在軸桿上，避免軸桿因長期直接與其他零件磨擦而導(dǎo)致軸桿損耗，到了維修時只需更換軸承。 |
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由數(shù)支桿枝以不同形式組合和相連一起，藉以將運動方向及力量改變，以達到我們在設(shè)計上的要求。連桿多以改換運動的方式來分類。 |
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兩個齒輪通過互相囓合，造成直接接觸，達到能量傳遞的目的，能改變速度、驅(qū)動力和傳動的方向。 |
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形狀特殊的扁平輪子，透過旋轉(zhuǎn)運動，將另一個凸輪轉(zhuǎn)換成往復(fù)運動。 |
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與齒輪一起運用，利用皮帶和摩擦力來傳遞能量，推動另一端的齒輪。但皮帶跟齒輪接觸時容易出現(xiàn)滑動，因此精確度較低。 |
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跟皮帶一樣常與齒輪一起運用。鏈上布滿一個個有特定間距的孔，用來跟齒輪產(chǎn)生囓合作用，因而帶動另一端的齒輪轉(zhuǎn)動。由于不存在滑動效應(yīng)，因此精確度較高。 |
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將金屬物料造成螺旋形狀，具伸縮性，可將相連結(jié)之機械部件的活動范圍限制。 |
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使機械裝置內(nèi)運動中的機件停止或減速的裝置，可視為吸收能量的裝置。 |
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