Механизм Кланна

Механизм Кланна (англ. Klann linkage) — это плоский механизм, имитирующий походку животных и способный служить в качестве замены колесу.

Механизм состоит из вращающегося звена, кривошипа, двух шатунов и двух сцепок. Все звенья соединены плоскими шарнирами.

Пропорции каждого из звеньев механизма определяются необходимостью приблизить к линейному характер движения «ножки». За первые пол-оборота кривошипа «ножка» перемещается приближённо линейно, а за оставшиеся пол-оборота она поднимается на заданную высоту прежде чем вернуться в исходное положение, и цикл начнётся снова. Два таких механизма, соединённые вместе через кривошипы, и сдвинутые друг относительно друга по фазе на пол-цикла, позволяют корпусу машины перемещаться параллельно земле.

Механизм Кланна имеет множество преимуществ шагающего механизма, 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.

Иллюстрации

Этот рисунок показывает отдельный механизм в разных положениях: полностью вытянутая «ножка», середина шага, полностью втянутая «ножка» и поднятая «ножка». Кривошип (на самом первом рисунке слева он является крайним правым звеном) находится в четырёх положениях: 0, 90, 180 и 270 градусов

Анимированное изображение движения «ног». Ближайшие к зрителю «ноги» очерчены голубым

Процесс геометрического определения положений каждой из ног, требует анализа 6 переменных, как это описано^[1] в указанных ниже патентах США

История

Механизм Кланна является не первым шагающим механизмом. Первый в мире шагающий механизм изготовил Пафнутий Чебышев на основе своего механизма, преобразующего вращательное движение в прямолинейное. Этот шагающий механизм Чебышева пользовался большим успехом на Всемирной выставке в Париже в 1878 году^[2].

Механизм Кланна был разработан Джо Кланном (Joe Klann) в 1994 году как приложение к теории Бёрместера, используемой при расчётах двухшатунных четырёхзвенных механизмов. Он классифицируется как кинематическая цепь Стефенсона III типа.

• U.S. Provisional Application Ser. No. 60/074,425, was filed on Feb. 11, 1998
• US Patent 6,260,862 ^[3], issued July 17, 2001
• US Patent 6,364,040 ^[4], issued April 2, 2002
• US Patent 6,478,314 ^[5], issued November 12, 2002

Примечания

1. ↑ Enable Text, linkage design notes.
2. ↑ Николай Андреев. "Математические этюды". 12:26 08.04.11 ACADEMIA. Видеолекция. (В конце лекции рассказывается о механизме Чебышева)
3. ↑ U.S. Patent 6 260 862
4. ↑ U.S. Patent 6 364 040
5. ↑ U.S. Patent 6 478 314

См. также

• Ходьба

Ссылки

• Klann Linkage In Phun на YouTube Animation of the linkage’s climbing ability
• Legs, mk2 на YouTube Clear side-on view of linkage in motion
• Son of Mr Crabby - CamBam made Klann linkage walking crab robot на YouTube
• Mechanicalspider
• Mechanisms101
• Mondo Spider
• Walking Beast
• Crabfu