Стопоходящая машина чебышева ev3 инструкция

Стопоходящая машина ‍

Со времён изоб­ре­те­ния Джейм­сом Уат­том паро­вой машины сто­яла задача постро­е­ния шар­нир­ного меха­низма, пере­во­дящего движе­ние по окруж­но­сти в прямо­ли­ней­ное движе­ние.

Вели­кий рус­ский матема­тик Паф­ну­тий Льво­вич Чебышев не смог точно решить изна­чаль­ную задачу, однако, иссле­дуя её, раз­ра­бо­тал тео­рию при­ближе­ния функций и тео­рию син­теза меха­низмов. Исполь­зуя послед­нюю, он подо­брал размеры лямбда-меха­низма так, чтобы… Но об этом чуть позже.

Два непо­движ­ных крас­ных шар­нира, три звена имеют оди­на­ко­вую длину. Из-за сво­его вида, похожего на гре­че­скую букву «лямбда», этот меха­низм и полу­чил своё назва­ние. Неза­креп­лён­ный серый шар­нир маленького ведущего звена враща­ется по окруж­но­сти, при этом ведомый синий шар­нир опи­сы­вает тра­ек­то­рию, похожую на профиль шляпки белого гриба.

Рас­ста­вим на окруж­но­сти, по кото­рой рав­но­мерно враща­ется ведущий шар­нир, метки через рав­ные промежутки времени и соот­вет­ствующие им метки на тра­ек­то­рии сво­бод­ного шар­нира.

Ниж­нему краю «шляпки» соот­вет­ствует ровно поло­вина времени движе­ния ведущего звена по окруж­но­сти. При этом ниж­няя часть синей тра­ек­то­рии очень мало отли­ча­ется от движе­ния строго по прямой (откло­не­ние от прямой на этом участке состав­ляет доли процента от длины корот­кого ведущего звена).

На что же ещё, кроме шляпки гриба, похожа синяя тра­ек­то­рия? Паф­ну­тий Льво­вич уви­дел сход­ство с тра­ек­то­рией движе­ния копыта лошади!

При­де­лаем к лямбда-меха­низму ногу со «сто­пой». При­крепим к тем же непо­движ­ным осям в про­ти­вопо­лож­ной фазе ещё одну такую же. Для устой­чи­во­сти доба­вим зер­каль­ную копию уже постро­ен­ной дву­но­гой части меха­низма. Допол­ни­тель­ными зве­ньями согла­со­вы­ваются их фазы враще­ния, а общей платформой соеди­няются оси меха­низма. Мы полу­чили, как гово­рят в меха­нике, кинема­ти­че­скую схему пер­вого в мире шагающего меха­низма.

Паф­ну­тий Льво­вич Чебышев, будучи про­фес­со­ром Санкт-Петер­бург­ского уни­вер­си­тета, бóльшую часть сво­его жало­ва­ния тра­тил на изго­тов­ле­ние при­думан­ных меха­низмов. Он вопло­тил опи­сан­ный меха­низм «в дереве и железе» и назвал его «Стопо­хо­дящая машина». Этот пер­вый в мире шагающий меха­низм, изоб­ре­тён­ный рос­сийским матема­ти­ком, полу­чил все­общее одоб­ре­ние на Все­мир­ной выставке в Париже 1878 года.

Стопоходящая машина чебышева схема

Стопоходящая машина — Механизмы П. Л. Чебышева

Поделиться. Стопоходящая машина

Со времен изобретения Джеймсом Уаттом паровой машины стояла задача построения шарнирного механизма, переводящего движение по окружности в прямолинейное движение.

Великий русский математик Пафнутий Львович Чебышев не смог точно решить изначальную задачу, однако, исследуя её, разработал теорию приближения функций и теорию синтеза механизмов. Используя последнюю, он подобрал размеры лямбда-механизма так, чтобы… Но об этом чуть ниже.

Два неподвижных красных шарнира, три звена имеют одинаковую длину. Из-за своего вида, похожего на греческую букву лямбда, этот механизм и получил свое название. Незакреплённый серый шарнир маленького ведущего звена вращается по окружности, при этом ведомый синий шарнир описывает траекторию, похожую на профиль шляпки белого гриба.

Расставим на окружности, по которой равномерно вращается ведущий шарнир, метки через равные промежутки времени и соответствующие им метки на траектории свободного шарнира.

Нижнему краю «шляпки» соответствует ровно половина времени движения ведущего звена по окружности. При этом нижняя часть синей траектории очень мало отличается от движения строго по прямой (уклонение от прямой на этом участке составляет доли процента от длины короткого ведущего звена).

На что же еще, кроме шляпки гриба, похожа синяя траектория? Пафнутий Львович увидел сходство с траекторией движения копыта лошади!

Приделаем к лямбда-механизму «ногу» со стопой. Прикрепим к тем же неподвижным осям в противоположной фазе еще одну такую же. Для устойчивости добавим зеркальную копию уже построенной двуногой части механизма. Дополнительными звеньями согласовывают их фазы вращения, а общей платформой соединяются оси механизма. Мы получили, как говорят в механике, кинематическую схему первого в мире шагающего механизма.

Пафнутий Львович Чебышев, будучи профессором Санкт-Петербургского университета, большую часть своего жалования тратил на изготовление придуманных механизмов. Он воплотил описанный механизм «в дереве и железе» и назвал его «Стопоходящая машина». Этот первый в мире шагающий механизм, изобретенный российским математиком, получил всеобщее одобрение на Всемирной выставке в Париже 1878 года.

Благодаря Политехническому музею г. Москвы, сохранившему чебышевский оригинал и предоставившему возможность «Математическим этюдам» обмерить его, у нас есть возможность увидеть в движении точную 3D-модель стопоходящей машины Пафнутия Львовича Чебышева.

💾🔑 Стопоходящая машина Чебышёва на базе Lego Education EV3 / Шагающий робот Чебышева v1.0

В данной работе ребята соберут шагающего робота на основе конструкции, придуманной великим русским математиком и изобретателем 19 века Пафнутием Чебышёвым, познакомятся с биографией ученого, узнают о такой штуке, как лямбда-механизм и как он используется для преобразования вращательного движения от мотора в поступательное движение машины.

Оборудование: 2 базовых набора Lego Mindstorms Education EV3 или 1 базовый + 1 расширенный набор.

Механизмы: лямбда-механизм Чебышёва.

Описание. Великий русский математик, основоположник петербургской математической школы, академик Петербургской академии наук и 24 академий мира, Пафнутий Львович Чебышёв (1821-1894) оригинальным образом подошел к проблеме преобразования вращательно движения по окружности (например, от парового двигателя) в поступательное движение машины.

Чебышёв, являясь профессором Санкт-Петербургского университета, большую часть жалования тратил на изобретение и изготовление своих механизмов. В своей научной деятельности он сочетал теорию и практику, разработал теорию равномерных приближений и был основоположником математической теории синтеза механизмов. Ему принадлежит множество оригинальных идей в области построения механизмов, которые можно посмотреть на сайте tcheb.ru в виде анимированных 3D-моделей.

Описанный здесь механизм Чебышёв назвал «стопоходящей машиной» и воплотил в дереве и железе. Первый в мире шагающий механизм, изобретенный российским математиком, получил широкую известность на Всемирной выставке в Париже в 1878 году.

3D-модель стопоходящей машины Чебышёва. Источник: etudes.ru

Оригинал стопоходящей машины Чебышёва сохранился в Политехническом музее города Москвы, по которому была создана анимированная 3D-модель. Работу механизма можно увидеть на сайте «Математические этюды».

Основная часть стопоходящей машины — «лямбда механизм». Такое название пошло из-за схожести механизма с греческой буквой «лямбда» (λ).

Лямбда-механизм Чебышёва. Источник: etudes.ru Схема конструкции стопоходящей машины Чебышёва. Источник: etudes.ru

Верхняя точка условного «шатуна», если приводить аналогию кривошипно-шатунным механизмом, описывает траекторию, напоминающую шляпку гриба. При этом нижняя часть траектории является прямой линией. Присоединив к этой балке вертикально стоящую «ногу» со стопой, мы получим основу для шагохода. Ноги стопоходящей машины связываются по диагонали с помощью балок, что обеспечивает их вертикальное положение.

Задачи:

1. Ознакомьтесь с биографией русского математика и механика Пафнутия Чебышёва.
2. Изучите работу стопоходящей машины на примере анимированной 3D-модели.
3. Соберите модель стопоходящей машины по инструкции, используя образовательный конструктор Lego EV3.

🛒 Скачать инструкцию v1.0

Чтобы скачать файлы, вы должны зарегистрироваться или войти на сайт, а также иметь платный аккаунт доступа. Если у вас есть действующий аккаунт доступа, ниже увидите кнопку для загрузки.

Шагоход из прошлого — «стопоходящая машина» Чебышёва

Пафнутия Львовича Чебышёва не зря считают одним из двух самых значимых русских математиков XIX века (второй, конечно, Лобачевский). Теории чисел, вероятностей, ортогональных многочленов… в этих и многих других теориях его стараниями были достигнуты результаты, что называется, фундаментальные, давшие базу другим математическим работам на многие годы вперед.

Но, помимо выдающихся теоретических изысканий, этот удивительный человек тратил свое время и собственные средства на то, чтобы сконструировать придуманные и разработанные им же механизмы — из дерева и железа. Всего им изобретены более сорока механизмов и около восьмидесяти модификаций для них. В современном мире многие из них применяются в авто- и мото- устройствах.

Теоретически разработанным «Механизмом Чебышёва» называют такой, который преобразовывает вращательное движение в движение, приближенное к прямолинейному. Исследуя проблемы кинетических механизмов, Пафнутий Львович сумел решить проблему такого преобразования.

На основе своих теоретических разработок (а точнее, используя «лямбда-механизм») Черышёвым было сконструировано устройство, привлекшее широкое внимание и завоевавшее интерес публики и ученых на парижской Всемирной выставке в 1878-ом году. Еще бы — «стопоходящая машина» была первым в мире по настоящему шагающим механизмом! При ходьбе механизм словно бы имитировал движения какого-то животного.

Кроме этого механизма устройства Черышёва регулярно участвовали в мировых выставках и всегда успешно: в 1876-ом это была конструктивно более совершенная паровая машина, в 1893-ем — «самокатное кресло»: прообраз инвалидной коляски, а еще были автоматический арифмометр непрерывного действия, сортировалка для зерна и семь различных механизмов, преобразовывавших вращения в разные виды движения.

Видео с сайта, посвященного работам великогорусского математика В.Л.Чебышёва: http://www.tcheb.ru

Многие эти устройства до сих пор экспонируются в различных музеях мира, а «стопоходящая машина» хранится в Политехническом музее г. Москвы.

А вот еще несколько интересных фактов : именем Чебышёва назван построенный в 2008 г. суперкомпьютер «СКИФ МГУ Чебышёв» (на базе тысячи двухсот пятидесяти четырехъядерных процессоров),пиковой производительностью порядка 60 Тфлопс. А еще его именем назван кратер на Луне и астероид.

Если вам понравился материал, пожалуйста, ставьте лайки и подписывайтесь на канал. Это не сложно и бесплатно, но очень важно для развития «НМ». А еще нам нужны репосты в соцсети!

∀ x, y, z

Стопоходящая машина Чебышёва

Со времён изобретения Джеймсом Уаттом паровой машины стояла задача построения шарнирного механизма, переводящего движение по окружности в прямолинейное движение.

Великий русский математик Пафнутий Львович Чебышёв не смог точно решить изначальную задачу, однако, исследуя её, разработал теорию приближения функций и теорию синтеза механизмов. Используя последнюю, он подобрал размеры лямбда-механизма так, чтобы… Но об этом чуть позже.

Два неподвижных красных шарнира, три звена имеют одинаковую длину. Из-за своего вида, похожего на греческую букву «лямбда», этот механизм и получил своё название. Незакреплённый серый шарнир маленького ведущего звена вращается по окружности, при этом ведомый синий шарнир описывает траекторию, похожую на профиль шляпки белого гриба.

Расставим на окружности, по которой равномерно вращается ведущий шарнир, метки через равные промежутки времени и соответствующие им метки на траектории свободного шарнира.

Нижнему краю «шляпки» соответствует ровно половина времени движения ведущего звена по окружности. При этом нижняя часть синей траектории очень мало отличается от движения строго по прямой (отклонение от прямой на этом участке составляет доли процента от длины короткого ведущего звена).

На что же ещё, кроме шляпки гриба, похожа синяя траектория? Пафнутий Львович увидел сходство с траекторией движения копыта лошади!

Приделаем к лямбда-механизму ногу со «стопой».

Прикрепим к тем же неподвижным осям в противоположной фазе ещё одну такую же.

Для устойчивости добавим зеркальную копию уже построенной двуногой части механизма. Дополнительными звеньями согласовываются их фазы вращения, а общей платформой соединяются оси механизма.

Мы получили, как говорят в механике, кинематическую схему первого в мире шагающего механизма.

Пафнутий Львович Чебышёв, будучи профессором Санкт-Петербургского университета, бóльшую часть своего жалования тратил на изготовление придуманных механизмов. Он воплотил описанный механизм «в дереве и железе» и назвал его «Стопоходящая машина». Этот первый в мире шагающий механизм, изобретённый российским математиком, получил всеобщее одобрение на Всемирной выставке в Париже 1878 года.

Благодаря Политехническому музею г. Москвы, сохранившему чебышёвский оригинал и предоставившему возможность «Математическим этюдам» обмерить его, у нас есть возможность увидеть в движении точную 3D-модель стопоходящей машины Пафнутия Львовича Чебышёва.

1. Гексапод на КШМ

2. Шагающий на механизме Тео Янсена

3. Октопод на КШМ

4. Стопоходящая машина Чебышёва

Муниципальное бюджетное общеобразовательное учреждение “Школа №
147 имени П.М.Еськова”

Городского округа Самара

ПРОЕКТ

«Стопоходящая машина Чебышёва»

                                                    Выполнил:

                                                                   ученик
10 «А» класса

                                                                                    
  “МБОУ №147 им. П. М. Еськова”                                                           Беляев
Илья

                                                         Научный
руководитель:

Учитель математики

Пешкова Ирина Александровна

Самара
2020 – 2021 г.

Содержание

1. Введение…………………………………………………………..……..3-4

    
1.1. Актуальность темы

    
1.2. Цели проекта

    
1.3. Объект исследования

    
1.4. Задачи

     1.5. Метод исследования

Глава 
I  “Биография математика и механика
П.Л.Чебышёва” ..….5-7

Глава 
II  “Механизм, изобретённый П.Л. Чебышёвым” …..…………..8

Глава
III “Исток современной робототехники”………………………..9-10

Глава
IV “Макет стопоходящей машины” ………………….………11-12

2.
Заключение…………………………………………………………………………………..
13

     
2.1. Итоги

3.Приложение……………………………………………………………14-21

4.Используемые
источники информации………….…………….….…..22

2

Введение

         Все мы понимаем, что математика
очень важна и играет большую роль в нашей жизни . Математика — это точная наука
.Расчеты и вычисления постоянно применяются в таких отраслях , как:
робототехника , конструирование , машиностроение и т.д.

         Читая различные статьи о
машиностроении и робототехнике, мне попалась статья о «Стопоходящей машине
Чебышёва». Она меня очень заинтересовала, и я решил узнать больше информации по
этой теме. Как устроены подобные механизмы? Что приводит их в движение? Что
лежит в основе этого изобретения? Разобравшись в этих вопросах,  я хочу
поделиться с вами своими знаниями.

         В этой работе я вам расскажу о
шагающем механизме от изобретателя П.Л. Чебышёва, а именно о «Стопоходящей
машине Чебышёва». Пафнутий Львович первым стал исследовать шарнирные механизмы
с помощью математики, в частности и его «Стопоходящую машину», о которой и
пойдёт речь в этом проекте, была создана таким способом.

3

     
1.1. Актуальность темы: В работах Чебышёва
собрано много уникальных идей, что даёт ему право считаться одним из лучших
представителей математической школы. И в наше время труды Пафнутия Львовича
уникальны и актуальны. Во многих странах продолжается их развитие. Это
доказывает актуальность выбранной мной темы

   
1.2.  Цели проекта: Изучение истории создания
«Стопоходящей машины Чебышёва», изменившая  ход развития науки.

   
1.3. Объект исследования: Стопоходящая
машина П.Л. Чебышёва.

    1.4. Задачи:

1. Познакомиться с
биографией П.Л.Чебышёва.

2. Изучить «Стопоходящую
машину», изобретённую П.Л. Чебышёвым.

3. Обобщив все
полученные знания, согласно чертежам Чебышёва повторить его изобретение –
создать свой макет стопоходящей машины.

    1.5. Метод
исследования:

1. Анализ научно-методической
литературы.

2. Моделирование.

3. Обобщение и
анализ результатов.

4

        Глава I “ Биография математика и
механика П.Л.Чебышёва ”

        Пафнутий Чебышёв (см.рис №1)  родился 4 (16) мая 1821 года в селе Окатово
Боровского уезда Калужской губернии  в семье богатого землевладельца,
представителя старинного русского дворянского рода Чебышёвых Льва Павловича
Чебышёва — участника Отечественной войны 1812 года и взятия Парижа в 1814 году.

        Первоначальное воспитание и образование получил дома:
грамоте его обучила мать Аграфена Ивановна, арифметике и французскому
языку — двоюродная сестра Авдотья Квинтилиановна Сухарёва. Кроме того, с
детства Пафнутий занимался музыкой. Одним из детских увлечений будущего учёного
было изучение механизмов игрушек и автоматов, причём он и сам придумывал и
мастерил их. Этот интерес к механизмам сохранялся у Чебышёва и в зрелые годы.

        В 1832 году семья переехала в Москву, чтобы продолжить образование
взрослеющих детей. В Москве с Пафнутием математикой и физикой занимался П. Н. Погорельский — один из лучших учителей
Москвы, у которого в том числе учился, в пансионе Вейденгаммера, и И. С. Тургенев.  Латынь Пафнутию Чебышёву преподавал в
то время студент-медик, а в будущем главный врач Шереметевской больницы А. Т. Тарасенков, за которого впоследствии вышла
замуж сестра Пафнутия — Елизавета Чебышёва.

       Летом 1837 года Чебышёв начал изучение математики в Московском
университете на
втором физико-математическом
отделении философского
факультета. Существенное влияние на формирование круга научных интересов молодого
Чебышёва оказал его учитель — профессор прикладной математики и механики
Московского университета Николай Дмитриевич Брашман; благодаря ему, в частности,
Чебышёв познакомился с работами французского инженера Жана-Виктора Понселе.

       В 1840/1841 учебном году, участвуя в студенческом конкурсе,
Чебышёв получил серебряную медаль за работу по нахождению корней
уравнения n-й
степени (сама работа была написана им ещё в 1838 году и сделана на основе алгоритма Ньютона).

       В 1841 году Пафнутий Чебышёв окончил Императорский
Московский университет. В это время дела его родителей из-за голода,
охватившего в 1840 году значительную часть России, пришли в расстройство, и
семья больше не могла материально поддерживать своего сына. Однако выпускник
университета, невзирая на своё крайне стеснённое материальное положение, упорно
продолжал заниматься наукой. В 1846 году он успешно защитил магистерскую
диссертацию «Опыт элементарного анализа теории вероятностей».

5

      В 1847 году Чебышёв был утверждён в звании адъюнкт-профессора Петербургского университета. Чтобы получить право чтения
лекций в университете, он защитил ещё одну диссертацию — на тему «Об
интегрировании с помощью логарифмов», после чего читал лекции по высшей алгебре, теории чисел, геометрии, теории эллиптических функций и практической механике. Не раз он читал и курс теории вероятностей, изъяв из него расплывчатые формулировки
и неправомерные утверждения и превратив его в строгую математическую
дисциплину.

      В 1849 году Чебышёв защитил в Петербургском университете докторскую
диссертацию «Теория сравнений», после чего в 1850 году он стал профессором
Петербургского университета; данную должность он занимал до 1882 года. Работая
в Петербургском университете, Чебышёв близко сошёлся с профессором прикладной
математики О. И. Сомовым, который тоже был учеником Н. Д. Брашмана, и эти отношения переросли в глубокую
дружбу. В семейном плане Чебышёв был одинок, и это обстоятельство также
способствовало его сближению с большой семьёй Сомова.

       В 1852 году Чебышёв совершил научную командировку в
Великобританию, Францию и Бельгию, в ходе которой он ознакомился с практикой
зарубежного машиностроения, с музейными коллекциями машин и механизмов, с
работой заводов и фабрик, а также встречался с крупнейшими математиками и
механиками: О. Коши, Ж. Лиувиллем, Ж.-А. Серре, Л. Фуко, Ш. Эрмитом, Дж. Сильвестром, А. Кэли, Т. Грегори. После этого он некоторое время преподавал
практическую механику в Петербургском университете и Александровском лицее.

         В 1853 году академики   П. Н. Фусс,  В. Я. Струве,  Б. С. Якоби,  В. Я. Буняковский  представили Чебышёва к
избранию в адъюнкты Петербургской академии наук, особо отметив важность его
работ в области практической механики. В том же году он был избран в адъюнкты,
а в 1856 году стал экстраординарным академиком.

         В 1858 году в связи с его работами по теории шарнирных параллелограммов
 и  теории  приближения  функций  академики  В. Я. Буняковский, М. В. Остроградский,Э. Х. Ленц,Б. С. Якоби, А. Я. Купфер, О. В. Струве подписали представление к избранию
Чебышёва ординарным академиком, что и произошло в следующем году. Почётный
член Московского
университета (1858).
С 22 февраля 1860 года — ординарный профессор; с 10 июля 1863 года —
член Учёного комитета
Министерства народного просвещения; с 30 августа 1863 года — действительный статский советник.

6

         В 1863 году особая «Комиссия Чебышёва» принимала
деятельное участие от Совета Санкт-Петербургского университета в
разработке  Университетского устава. Университетский устав,
подписанный  Александром II 18 июня 1863 года, предоставлял автономию университету как
корпорации профессоров. Этот устав просуществовал до эпохи контрреформ
правительства Александра III и рассматривался историками как наиболее либеральный и
удачный университетский регламент в России XIX — начала XX веков.

        П. Л. Чебышёв умер 26 ноября (8 декабря) 1894 года за письменным столом.
Погребён в родном имении, в селе Спас-Прогнанье (ныне Жуковского района Калужской области) у храма
Преображения Господня, рядом с могилами родителей.

7

Глава II
“ Механизм, изобретённый П.Л.
Чебышёвым ”

       Со времён
изобретения Джеймсом Уаттом паровой машины стояла задача построения шарнирного
механизма, переводящего движение по окружности в прямолинейное движение.

        Великий
русский математик П.Л. Чебышёв не смог точно решить изначальную задачу, однако,
исследуя её, разработал теорию приближения функций и теорию синтеза механизмов.

        Два
неподвижных красных шарнира, три звена имеют одинаковую длину. Из-за своего
вида, похожего на греческую букву «лямбда», этот механизм и получил своё
название. Незакреплённый серый шарнир маленького ведущего звена вращается по
окружности, при этом ведомый синий шарнир описывает траекторию, похожую на
профиль шляпки белого гриба.

·       
Расставим на окружности, по которой
равномерно вращается ведущий шарнир, метки через равные промежутки времени и
соответствующие им метки на траектории свободного шарнира. (см.рис №2)

·       
Нижнему краю «шляпки» соответствует ровно
половина времени движения ведущего звена по окружности. При этом нижняя часть
синей траектории очень мало отличается от движения строго по прямой.(см.рис.
№3)

       Пафнутий
Львович увидел сходство с траекторией движения копыта лошади.

·       
Приделаем к лямбда-механизму ногу со
«стопой». (см.рис.№4)

·       
Прикрепим к тем же неподвижным осям в
противоположной фазе ещё одну такую же.(см.рис.№5)

·       
Для устойчивости добавим зеркальную копию
уже построенной двуногой части механизма. Дополнительными звеньями
согласовываются их фазы вращения, а общей платформой соединяются оси механизма.
(см.рис.№6)

       Пафнутий
Львович Чебышёв, будучи профессором Санкт-Петербургского университета, бóльшую
часть своего жалования тратил на изготовление придуманных механизмов. Он
воплотил описанный механизм «в дереве и железе» и назвал его «Стопоходящая
машина» (см.рис.№7). Этот первый в мире шагающий механизм, изобретённый
российским математиком, получил всеобщее одобрение на Всемирной выставке в
Париже 1878 года.

8

Глава III “ Исток современной
робототехники ”

       Природа создала бесконечное
количество конструкций ног. Каких здесь только нет! Ноги, обеспечивающие
высокую скорость передвижения. Ноги, пригодные для движения по песку, снегу,
болоту; ноги для прыжков, опорные ноги и ноги толкатели, ноги, с помощью
которых можно взбираться на гладкую стену и ходить по потолку.

       В конструкции органов передвижения
человек сделал весьма принципиальное изобретение, которому могла бы
позавидовать сама природа. Это изобретение – колесо. И что наиболее важно – в
изобретении колеса человек не копировал природу, а шёл своим самобытным путём .

       Рассматривая историю развития
транспортных колёсных средств за много веков, мы думаем, что шаговый принцип
передвижения наиболее примитивный и неинтересный для современного технического
века. Мы привычно думаем, что колесо эффективнее ног. Но использовать колёса
хорошо только на ровной, твёрдой и гладкой поверхности. К сожалению, в природе
это встречается не часто.

       Колёса на мягкой почве беспомощны,
машины, застрявшие в грязи, становятся бесполезными.

        Вы скажите: «А вездеход?» Ведь он
ездит по любой дороге. Если рассмотреть внимательно, то колесо находится на
жесткой мостовой – гусенице, которую вездеход прокладывает вперёд себя, а после
едет как по «твёрдой дороге». В отличие от других, шагоход может отлично
двигаться по различной поверхности. Присесть, пролезая под низким
трубопроводом, развернуться в небольшом пространстве, как бы переступая. Легко
подняться на «цыпочки», не боясь поцарапать днище за выступ или неровность на
дороге.

        Именно академик П.Л. Чебышёв
является родоначальником направления изобретения шагоходов(см.рис.№8) . Он
сконструировал «стопоходящую машину», которая состоит из четырёх механизмов в
виде греческой буквы «Я» Корпус машины перемещается горизонтально вперёд,
упираясь башмаком на грунт. Башмак описывает в воздухе кривую, когда отрывается
от земли. Эта кривая напоминает траекторию стопы пешехода.

        Выходит, что бабушкой нынешних американских
роботов можно с полной уверенностью считать стопоходящую машину.

       Иногда сто лет не удаётся изобрести
машину, даже если в этом есть острая нужда, а бывало, что новая машина
появлялась раньше, чем люди догадывались, для чего она им необходима. Поэтому,
на какое-то время наступило затишье и в истории шагающих машин. Вплоть до
технологического прорыва 60-70-х годов. Фирма General Electric спустя
почти столетие начала выпуск потомка «четырёхнога» Чебышёва – гигантов высотой
более трёх метров. Эти машины были предназначены для выполнения тяжёлых работ в
самых различных отраслях промышленности.               

9

        Одной  своей ногой гигант способен
поднять груз весом до половины тонны.

        Он мог стоять на двух ногах,
опускаться на колени, легко перешагнуть через препятствие, вытащить из кювета
автомобиль, внести пианино на второй этаж через окно.

        Сейчас шагающие роботы
разрабатываются для различных практических целей. С их помощью исследуют
морские глубины. Они особо необходимы в сложных условиях техногенных катастроф,
для аварийно-спасательных работ.

        И на службе в армии роботы нашли
широкое применение – сапёры, разведчики, носильщики.

        Необходимо рассказать о
современной разработке: «Шагающее кресло», созданное совместно с TMSUK, фирмой по производству роботов. Две его «ноги»,
работающие от аккумуляторной батареи, приводятся в движении при помощи 12
приводов. Человека до 60 килограмм робот без труда может поднимать и, при
необходимости, переносить. Изобретатели утверждают, что инвалиды смогут
передвигаться по неровным поверхностям и даже подниматься по лестницам.

10

Глава IV “ Макет стопоходящей машины ”

      Всё гениальное просто только на первый
взгляд. Приступая к созданию собственного макета стопоходящей машины, я и не
предполагал о тех трудностях, с которыми пришлось столкнуться.

      Внимательно изучив чертежи механизма
Чебышёва и компьютерную 3-D модель, которую можно в свободном доступе найти в
интернете, я приступил к работе.

      Попытка соорудить макет полностью из
металлического конструктора, который продается в детских магазинах игрушек, с
треском провалилась. Во-первых, уже существующие в конструкторе отверстия сами
диктуют размеры сочленений, не позволяя строго соблюсти заданный чертёж и
размеры. Во-вторых, конструкция получилась хлипкой, «ноги» были не в состоянии
себя держать, а детали гнулись, поэтому пришлось комбинировать металлические
детали (из того же конструктора) и самодельные деревянные детали.

      В результате для создания макета
мною были использованы:

болты и шпильки с самоконтрящимися
гайками, шуруповерт, отвертки, лобзик, линейка, карандаш и, конечно же, схема
будущего стопоходящего механизма (см.рис.№9)

      Согласно расчётам у каждого
лямбда-механинизма должно быть три звена одинаковой длины. Реечки, образующие
шарнирный параллелограмм, похожий на педали велосипеда, рассчитываем по
коэффициентам 0,355 и 0,634 от длины одинаковых звеньев. В моём изобретении
звенья получились следующей длины – 80 мм, 40мм и 20 мм, «ноги» –175 мм
(см.рис.№10)

      На деревянной пластине я разметил
чертежи и выпилил при помощи лобзика все нужные мне детали, не забыв при этом
про раму жёсткости. На полученных деталях произвёл разметку и просверлил
отверстия. Четыре лямбда-механизма закрепил на каркасе, соединил их на шарниры
(см.рис.№11), приделал к ним «ноги». Шарнирным механизмом в моём макете служат
шпильки и болты с самоконтрящимися гайками. Для повышения устойчивости
конструкции к ногам прикреплены «стопы» в виде кошачьих лапок (см.рис.№12).
Особенностью этой конструкции является предельная жёсткость соединений. С
помощью плоских металлических деталей я укрепил механизм по диагонали, чтобы не
допустить ситуации, когда он стопорится или заваливается. Так как модель
получилась довольно тяжёлой, я отказался от идеи использовать движок, а по
центру одного из звеньев параллелограмма приделал ручку для удобства  демонстрации
механизма в движении.

     Самое интересное, что я
начал вам рассказывать историю с конца. На самом деле всё началось с того, что
бесконечно совершенствуя собранных из конструктора роботов, меня
заинтересовало, каким образом один моторчик двигает сразу четыре ноги.

11

      Простая игрушка открыла
для меня целый мир удивительных открытий великого русского учёного Пафнутия
Львовича Чебышёва, которые заставили меня взглянуть на математику с совершенно
другой стороны. И пусть пока я постигаю тонкости геометрии с помощью игрушек,
уже сейчас мне ясно – математика будет со мною рядом всю жизнь!

12

2.
Заключение

      Пафнутий
Львович Чебышёв – великий русский учёный. Он не только занимался сложными
теоретическими вопросами, но и находил им применение. Его жизнь полна различных
изобретений. Для своей эпохи Пафнутий Львович подарил миру большое многообразие
открытий. Одно из его направлений – это изобретение шагоходов. Он
сконструировал «стопоходящую машину». Не все идеи были признаны современниками
П. Л. Чебышёва. Однако научное направление, созданное под руководством учёного,
было определяющим для развития математической школы в России.

      Обобщив все
полученные знания, согласно чертежам Чебышёва я сумел повторить одно из его
изобретений – создал свой макет стопоходящей машины. Уже сейчас я понимаю, как
сложна профессия конструктора. Но в то же время она крайне увлекательна     

2.1 Итоги:

      В результате
трудов П.Л.Чебышёва ,им были созданы не только два новых математических
направления — теория синтеза механизмов и теория приближения функций, которые
впоследствии переросли в полноценные науки, но и сотворен удивительный механизм
— «стопоходящая машина», которая по праву считается первым шагающим механизмом
в мире.

     Сейчас
«Стопоходящая машина» П. Чебышёва хранится в Политехническом музее г. Москвы.

     Выполняя
данную работу, я просмотрел достаточно много разнообразной информации  и
литературы о машиностроении, узнал очень много интересных изобретений, которые
заинтересовали меня , и в будущем я хотел бы их повторить.

       Я думаю,
что у меня получилось выполнить поставленные задачи и донести до людей всю
информацию о изобретении —  «Стопоходящая машина Чебышёва».

13

Приложение

Рис. №1 “Пафнутий Львович Чебышёв” к стр.  4

15

Рис №2 “Лямбда-механизм” к стр. 7          

Рис №3 “Прямолинейный участок”  к стр. 7

16

Рис. №4 “Нога”  к стр. 7          

Рис. №5 “Две ноги” к стр.7

17

Рис.№6 “Четыре ноги”  к стр. 7   

Рис.№7 “Кинематическая схема” к стр. 7

18

Рис№8 “Стопоходящая
машина Чебышёва” к стр.8

Рис.№9 “Используемые
приборы и материалы” к стр. 10

19

Рис.№10 “Механизм
в процессе создания”  к стр.10  

Рис.№11 “Процесс
сборки” к стр. 10

20

Рис.№12 “Присоединил
ноги и стопы”  к стр.10  

21

4.Использованные
источники информации

1. ru.wikipedia.org

2. pikabu.ru

3. zen.yandex.ru

4. fb.ru

5.  etudes.ru

6.  idi-online.com

7. 
tm.spbstu.ru

8.  lomkoff.livejournal.com

9. Кузнецов И.В. «Люди
русской науки».

10. Артоболевский  И.И. «Роль
и значение П.Л.Чебышева в истории развития теории механизмов».

22

Последние комментарии

Таро — Почему он охладел ко мне

«Много гадаю в интернете и попробовала погадать на данном сайте в это гадание. Дело в том, что у нас с моим парнем довольно сложные отношения и я просто не понимаю почему все так неправильно! Это гадание мне помогло разобраться …»

(Дата: 30.11.2023)

24 часа едим только черную и красную еду! Челлендж

«прикольно,я б тоже поела но я не ютубер»

(Дата: 30.11.2023)

Таро — на имя

«Карта довольно точно описала знакомого мне обладателя имени Иван. Он очень разговорчив, умеет пошутить, и является романтиком, который мечтает встретить одну-единственную возлюбленную. И характер у него действительно волевой, м…»

(Дата: 30.11.2023)

Бильярд. Россия. Пул 9. Турнир 26 июня 2018г. Лига Про. Москва. Сме…

«Сама по себе как-то не очень люблю играть в бильярд (не получается у меня совсем, ну не моё это, видимо…), а вот смотреть мне очень нравится почему-то. Да и вообще, интересно изучать все тонкости этой игры, поэтому неплохо в …»

(Дата: 30.11.2023)

Wedding Package — After Effects Template Project Files Broadcast Pa…

«Самая приятная программка?»

(Дата: 30.11.2023)