2010年9月5日 星期日

牙刷機器蟲的運動 !

很多生物的運動方式都是照著某一種內在的極性移動然後在某段時間之後隨機改變方向來運動. 這樣的模型在大腸桿菌, 黏菌細胞爬行或是動物的運動上都可以發現. 現在物理學有一類的研究就是希望了解這種簡單的運動模式加上各體之的交互或用是怎麼產生複雜的群體型行為. 像是繞漩渦游泳的魚, 成群的飛鳥又或是在擁擠捷運站裡自動分邊走的人群或許都跟這類的方運方式有關. 不過其實在研究上除了電腦模擬之外並沒有好的系統可以研究. 這影片介紹怎麼利用小牙刷頭跟偏心馬達做成的會自己跑小蟲. 除了本身很有趣可以當玩具之外 , 其實也可以是很好的研究工具. 運動的原理是牙刷毛有某種程度的不對稱, 所以在震動的情況下會某單邊跑. 而震動的來源是偏心馬達旋轉的時候因為馬達轉軸偏心的關係,旋轉重心不平均而產生的震動 (這也是按摩棒跟震動搖桿的原理). 把馬達, 小電池跟牙刷頭組裝在一起, 小機器蟲就完成了. 機器小蟲的大小還有運動的速度都跟差不多大小的昆蟲很類似喔!


1 則留言:

scimage 提到...

http://web1.nsc.gov.tw/ct.aspx?xItem=7923&ctNode=40&mp=1

超音波馬達的起源
在超音波馬達問世之前,實際上已有利用壓電材料振動特性來驅動的壓電馬達,惟其頻率並不限於超音波的範圍。早在一九四八年威廉和布朗就申請了「壓電馬達」的美國專利;一九六一年寶路華鐘表公司研製出音叉驅動的手表;一九七○~一九七二年西門子和松下兩公司發展出線型壓電步進馬達,不過因為無法達到較大的輸出力及效率,所以當時並沒有普遍地應用。

一九七三年美國IBM公司的巴特(H.V. Barth),首次提出利用壓電元件以超音波振動的方式來驅動的馬達,但因為磨耗上的問題,和之前的手表案例一樣,僅發表出來而沒有實際上的應用。幾乎同時,俄國人V.H. Lavrinenko也設計了一些驅動原理相同的馬達結構;一九七八年瓦西里耶夫(P.E. Vasiliev)則是利用超音波轉換器作為馬達的驅動來源,不過都沒有發展出完整的馬達結構。

一九八○年日本指田年生(Toshiiku Sashida)研製出以振動片驅動的超音波馬達,具有較完整的馬達結構。至此,以壓電材料產生超音波振動來驅動馬達的概念就開始慢慢地發展起來。雖然因為磨耗以及溫度上升等問題,使得這些超音波馬達仍然沒有實際的應用,不過已具有高精度、低速高轉矩等特色。

直到一九八二年,指田年生又發展出一種新型的超音波馬達驅動方式,在設計上已經考慮到磨耗的改善,這才是第一個真正達到具有商業應用價值的超音波馬達,且首先應用在照相機的自動對焦系統中,這也是目前使用超音波馬達最多的領域。

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