ロボジョイちゃれんじ教室

10-2 ロボット競技に役立つEV3機構入門

第3回「4節リンク機構」と「スライダ・クランク機構」


4節リンク機構は4つのリンクによって成り立っていますが、リンクの長さが適当では成り立ちません。
左図を見てください。
左図は、てこ・クランク機構が三角形になる瞬間を表わしています。

ここでポイントとなるのは、三角形の辺の性質です。
三角形には「2辺の長さの和は、他の一辺の長さより大きい」という性質があります。
この性質を左図の 銑い嚢佑┐襪函以下の条件が成り立ちます。
a+d ≤ b+c
b-a ≤ c+d また (b-a)+d ≥ c → a+c ≤ b+d
d-a ≤ b+c また (d-a)+b ≥ c → a+c ≤ b+d
a+b ≤ c+d

上の式の条件をまとめると、次のように表現することができます。

(最短リンク) + (他の1つのリンク) ≤ (残り2つのリンクの和)

これを「グラスホフの定理」といい、この定理を満たす機構をグラスホフ機構といいます。

4節リンク機構は、てこ・クランク機構、両てこ機構、両クランク機構の3種類に分けられると説明しました。この種類は、固定するリンクの長さの違いによって分けられます。

てこ・クランク機構は最短リンクの隣のリンクを固定しています。
両てこ機構は最短リンクと向かい合うリンクを固定し、両クランク機構は最短リンクを固定しています。

ここまでの説明をまとめると左図のとおりです。

私たちの身近にある例の1つとして自転車を取り上げましたが、このほかにも4節リンク機構は自動車のワイパーや扇風機の首振りのなど、いろいろなとこに使われています。

では、実際に問題を解きながら、どのようなしくみか確認してみましょう。
問題では次のパーツを使用します。問題によって使用するパーツ、使用しないパーツがあります。

5・7・9・11・13ビーム

各2個

40・ギア

1個

固定ペグ

各3個

固定ペグ

2個

長さ:5

1個
【問題1】

左のパーツを使って「てこ・クランク機構」を作るためにはどうすればよいでしょうか?
※ビームの長さは、5・9・11・13を使用します。

《作り方のポイント》
1.固定節のビームの端に、下のパーツを下図のように取り付けてください。

2.回転ペグを使って、ビーム同士がぶつからないように段差をつけてください。