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# 图片内容详细描述 这是一本教科书的内页展开图，展示了第3章的内容，页码显示为第24页和第25页。 ## 左页（第24页） **章节标题区：** - **第3章** - **弥次郎兵卫机器人的制作** - **——周期性驱动电机实现持续摇摆实验** **3.1 引言** 本章讲解弥次郎兵卫机器人（又简称电动兵卫），它能持续摇动。其外观如照片3.1、照片3.2所示，动作情态如照片3.3所示。其工作原理是控制电机以电动兵卫机器人摇摆周期的整数倍做间歇转动，引起共振现象。由于它耗电很少，故可以长时间连续摇摆。 动作要求电路按照某一周期产生脉冲，脉冲电流经放大后驱动电机。该装置将电机搭载在弥次郎兵卫的身上让其空转即可，制作十分简单。 **照片说明：** - **照片3.1** 完工的电动兵卫机器人（左侧图片，显示一个由电池驱动的玩偶机器人） - **照片3.2** 电动兵卫的侧视图（中间图片，显示机器人的侧面结构） - **照片3.3** 动作中的场景（右侧图片，显示机器人在运动状态） ## 右页（第25页） **页眉：** 第3章 弥次郎兵卫机器人的制作 25 **3.2 弥次郎兵卫的力学知识** **3.2.1 弥次郎兵卫和单摆** 图3.1为典型的弥次郎兵卫结构模型，通过支撑点O放置在支座上，两侧各有一个配重。弥次郎兵卫处于平衡状态的条件是其重心G必须位于图示的中央位置。G比O低是弥次郎兵卫能够站立起来的必要条件。 图3.2为单摆的原理图，其重心G到支点O的距离为h。摆的重力A可分解为B和C，B产生使摆动倾斜回归的力矩hB。 **图3.1** 弥次郎兵卫的构造 （图中标注：支撑点、位于下方、重心） **图3.2** 单摆的原理 （图中标注：支点O、倾斜角θ、重心G、距离h、力B=Bsinθ、重力矩hB） 单摆的周期由摆长决定，与摆重无关，这一特性称为单摆的等时性。当然等时性只在振幅很小时才近似成立，通常情况下并不成立。实际上，振幅越大周期越长，此时等时性误差不可忽略。 单摆的支点O左右摆动的阻力很小，弥次郎兵卫的支撑点O也具有相同的作用，而且不管从什么方向给重心G施加作用力都会引起振动，因此弥次郎兵卫也可以当作单摆模型来处理。 **3.2.1 单摆模型** 图3.3(a)中质量为2m的重锤构成一个单摆，图3.3(b)为质量分别为m并位于两侧的两个重锤构成的双振子摆。虽然从支点O到重心G的距离相等，但图3.3(b)的惯性力矩增大了，摆动的周期延长了。本章制作的弥次郎兵卫有两个重锤，因此它与图3.3(b)所示的双振子模型相当。 在图3.3(a)中，重心G被绘制在重锤的中心，重锤之外的质量理想化为零。但是实际上重锤并不是质点（体积为零的质量），而是具有体积的实体，其质量按体……（文字在此页底部被截断）