2022-10-19 12:25:23 0
# 图片内容描述 这是一本关于机器人制作的书籍内页展开图，显示第186页和第187页的内容。页面顶部有页眉信息，分别为"第2篇 机器人制作的基础知识"和"第4章 机械结构与力学基础"。 --- ## 第186页（左页） **顶部内容（接上文）：** 在这种状态下，启动电机所能卷起的重物恰恰等于 RE-260 的正常负载。 **▶ 转矩和功率的关系** 功率由回转轴的转矩和旋转速度决定（汽车中经常使用的马力也是一种功率单位）。 在电机中，如果研究卷扬重物，那么半径为 R 滑轮旋转 1 圈，相当于力 F 牵引重物移动 2πR 的距离，则所做的功为 　　2πRF = 2πT 如果 1s 内滑轮旋转了 N 圈，则 1s 内所做的功即功率 W 的大小为 　　W = 2πNT 转速的单位通常采用 1min 的旋转圈数（r/min）（revolutions per minute）表示，计算功率时，应将其换算成 1s 的转速 N。 采用齿轮可以增大转矩 T，同时转速 N 也相应地下降。需要同时增大转矩 T 和转速 N 时，只能增大功率 W。 **4.2 力学基础** 对于运动的机器人，我们要考察它的运动规律，通常依据"力学"。 与电子电路的动作相比较，物体的机械运动具有直观、容易理解的特点，不过对于仅有巴掌大小的机器人来说，有时的表现为常识或直觉并不一致。另外，为了增加科普玩具的趣味性，如果制作的机器人既遵从物理定律又给人一种有悖常识的感觉会更吸引人。 在解释力学现象的过程中，高中物理知识让人们感到格外有用，掌握了这些知识就能够用科学的思维去考察事务。不过要熟练掌握这些知识，光凭在高中教学中灌输的物理知识还是很难的。 高中物理知识的不足还体现在它所研究的对象没有形状和大小的区别，虽然这有利于问题的简化和分析。在下面，我们仍将机器人当作一个质点来描述，因为推导的数学公式不多，难度也不大，因此具有高中数学基础的人学习起来应该不费什么力气。 **4.2.1 路面运动机器人的力学** 众所周知，许多看起来很平常的事情，追究下去可能包含深刻的科学原理。机器人、人以及交通工具等，每天在路面上来来往往，我们下面就以机器人为代表对其做一番科学的考察。 --- ## 第187页（右页） **▶ 摩擦力产生加速** 我们假设机器人在路面上做平面运动，而且忽略空气阻力不计。 当机器人的重心做匀速直线运动时，它必须借助电机才能维持运动，如果加速度为零，那么作用于机器人上所有的合力也为零。 机器人启动或停止，即加速或减速时，机器人将产生加速度。 同时，速度的大小一定但方向改变也属于一种加速运动（从真正义上说，速率为标量，速度为矢量），所以圆周运动为加速运动，通常加速度的方向垂直于速度的方向。 要给物体加速度就必须在物体上施加力，该力来自路面和机器人之间的摩擦力，在平坦的路面上，仅有摩擦力。一旦机器人达到全部功率，也就是超过路面的摩擦力，产生打滑现象后就无法再加速了。即使是漫画中的超级机器人，如果鞋子不好也无法充分发挥能力。 **▶ 反力** 在铅垂方向上重力和路面的反力总是平衡的，机器人无法往上或往下运动，因此通常不用考虑。 所谓反力就是大小与施加力相等，方向与之相反的作用力，它由物体的形变引起，即使肉眼无法观察到形变，但微观上总是有形变的。追溯反力的历史，最初是指电磁力。 **▶ 动量守恒定律** 由动量守恒定律可知，如果机器人获得了向右的动量，那么必然存在某个物体获得向左的动量。 这里所谓的某个物体实际上是指地球，它确实应该获得与机器人大小相等的向左的动量，但是地球的质量太大了，肉眼根本无法观测到这点变化。 **4.2.2 质点和质点系** 所谓质点就是具有质量、没有大小的假想点，所谓质点系就是由许多个质点构成的集合体。 质点为假想的，所有的物体都可以看成是无数个质点的集合，所有的物体也都可以看成质点系。 利用质点系可构成任何物质体系，同样质点系的概念也适用于一切物体。 如果质点系内部各个质点的相对位置保持始终不变的约束关系，这就构成了形状不变的刚体。 **4.2.3 重心** 用一句话来说，重心就是能够视为集中了物体全部质量的那一点。 --- 页面右下角有 "cruboy" 字样的水印标记。