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我國制造的大型格鬥機器人

圖文 更新时间:2025-01-04 13:05:23
尺寸大小

在格鬥機器人的設計階段需要記住的一件重要事情是尺寸大小。如果你把你的身體擴大,你有兩倍高,和八倍體重(因為你的體積乘以23=8。然而,橫截面地面積你的骨骼和肌肉隻會被乘以22 = 4,由于橫藏面面積(例如建築物的柱子)決定了限力和承載能力,你的重量将是它的8倍,但強度隻有它的4倍。結論;體積越大,承重比越差。為了彌補這一點,你的骨頭必須按比例變寬或變短,這樣它們才不會斷裂或彎曲。這就是為什麼犀牛和大象的腿又寬又短。另一方面,當縮小尺度時,會産生相反的效果。

我國制造的大型格鬥機器人(造一台格鬥機器人的尺寸比例)1

螞蟻大約比人類小100倍,正因為如此,它的重量大約是人類的輕1003倍,然而它的力量隻比人類的少1002倍。因此,螞蟻可以攜帶比人類重100倍(相對而言)的物體。這一估計在實踐中得到了證實:一個普通人可以用他/她搬運一個重為體重一半的物體,而螞蟻可以舉起自身重量50倍的東西,甚至是自身重量的100倍!

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你應該想想:這和格鬥機器人有什麼關系?這意味着一切。我們舉個例子,如果你已經設計了一款防禦優秀且工作穩定的業餘機甲,你可以利用它的大量設計來打造一款中量級的,隻要你記住它的比例。要做到這一點,你需要把重量乘以10,當你把所有的機器人的尺寸乘以10的立方根,結果是比例系數是2.15。

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重量換算

圖片顯示了幾個轉鼓機器人,中量級的touro,業餘級的towrinho,甲蟲級的mini-teuro,和一個touro的模型。2磅的Touinho和120磅的Touro之間的比例系數略低于2(接近理論的2.15,但這表明Touinhc仍然可以優化達到2.15的值,因為兩個機器人的形狀和武器相似)。這個規則在所有的機器上都很适用,隻要機器的外形是相似的:Touo比ini Towro重40倍,他的比例因子約為3.25,非常接近3.42,即40的立方根!

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問題是:根據螞蟻和人類的推理,像 towro這樣的中量級機器人,是不是真的比業餘級的touro強壯、敏捷、力量和抵抗力要弱2.15倍?事實上并沒有。Towzo可能會相對不那麼強壯和靈活。舉例來說,如果Towrinho機器人使用的是氣缸,氣缸的力取決于活塞的面積,那麼在Touro機器人中,如果氣缸的力調到2.15,那麼強度就隻有2.152倍而機器人的重量則是2.153倍。行駛系統的加速度,取決于機器人的牽引力和質量之間的比例,也會受到影響。這就是為什麼相對于它們的大小,昆蟲級别的機器人似乎要靈活得多然而,相比之下,Towro的攻擊和防禦不會降低2.15倍。以氣缸為例,它的能量來自其内部體積(乘以工作壓力)。因此,一個按比例縮放到Towro的氣缸将有2.153倍的體積和能量,這與重量增加2.153倍是一緻的。同祥直流電機也是同樣的。在實際應用中直流電機的功率/重量比與比例因子關系不大。

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電機性能

否則,将一個大型電機普換成數百個并行的小型電機是值得的。由于能量産生能量,能量産生傷害,towro和Towrinho将擁有相同的相對力量,因此具有相同的相對傷害能力。這個結論不是很直觀,特别是當你考慮到towro和tourinho都能把對手在相同的重量級别的比賽中把對手抛到3英尺的空中。有人會認為 towrinho會造成更大的破壞,因為與機器人的尺寸相比,他的相對投擲高度會更大。

勢能轉換

我們用勢能的表達式E=gh是機器人的質量,g是重力加速度,h是在空中達到的高度。由于touro和towrinho的E包比例大緻相同(如前所述),而g是常數,所以高度上應該是相同的。盡管小型機器人相對于它們的大小被抛向更高的高度,但能量和阻力都取決于比例系數的立方體。因此破壞力是相對相同的.最好的格鬥機器人是緊湊和堅固的,沒有細長的部分。它們緊漆的結構中起到的最重要的作用是對抗彎曲和扭轉。彎曲和扭轉的力取決于比例系數的立方(例如,直徑為d的軸的彎曲和扭轉力與d的立方),而不是平方。因此,touzo和tourimho的抗彎和抗扭重量比仍然相似得出的結論是,比例因子可以直接用于整個機器人,而不會顯著降低功率重量比。

例如,如果你的機器人變大2倍,那它的重量要乘以8。舉個例子,軸的直徑需要乘以根号8,大約是2.83,才能保持相同的阻力重量比、如果你要設計一座建築物的柱子,這是必要的,但這不是格鬥機器人的情況。在這種情況下,它将乘以2倍軸直徑,以保持相同的抗阻重量比。

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這很有用,有兩個原因:首先,這意味着可以将相同的比例丙子(在本例中為2)應用于機器人的所有單獨組件;第二,可以減輕重量,因為直徑乘以2.83的軸的重量是直徑乘以2的兩倍但還有一個因素需要考慮:格鬥機器人的軸通常相對較短,容易受到高應力。此外,巨大的沖擊會産生拉伸或顯著的壓縮。在直徑為d的軸上,對這些拉伸、壓縮的力與d的平方成比例,而不是d的立方,這讓我們回到了螞蟻的類比。由于在戰鬥中,我們無法預測哪個應力會更大或更小,而軸是非常關鍵的部件,不能斷裂或彎曲,所以最好是保守,并采用較高的系數2.83為軸的比例因子。

總之,您應該使用比例因子來乘(或除)所有機器人組件的尺寸,除了最關鍵的部分如軸,其中比例因子應該提高到1.5的幂。不要在整個機器人中使用這麼大的因素,否則機器人可能會增加太多的重量(當它變大時)或失去防禦力(當它變小時)。隻在軸的直徑或幾個其他關鍵部件使用較高的系數,所以這些考慮不僅僅是理論上的,它們在實踐中得到了驗證。用于驅動格鬥機器人輪子的鋼軸平均直徑約為:

量級因數

中量級(20毫米)18毫米(略小于0.75英寸:重量(220磅)25毫米約1英寸)

“超重量級(340毫米)31毫米略低于1.25")的與輕、中量級相似,理論尺度周子為(1201b/601b)1/3 = 21/3 = 1.26,軸餐比為1Smm/13mm= 1.38,與1.261.5-1.41極為接近中量級與重量級之間的理診标度因子為(2201b/1201b)1/31.22,直徑比為25mm/18mm = 1.39,與1.221.5 = 1.35非常接近。

在超重量級與重量級之間,理診因數是(340磅/220磅)1/3=1.16,直徑比為31mm/25mm= 1.24.總之,理論與常識相結合,在實踐中是一種非常強大的設計工具。想象一下,在得到這些優化的直徑之前,全世界已經有多少根軸被析斷了,而通過一些簡單的計算,我們得到了相同的結果。

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不過要注意的是,這些都是平均直徑,實際值可能會根據軸上使用的合金、車輪的數量和格鬥機器人的類型而有所不同。接下來我們的下一篇文章就是讨論戰鬥機器人的類型。

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