万丈高楼平地起。前面我们系统介绍了人工智能与机器人的基础知识,从结构、运动、控制、计算等四个方面介绍了人工智能的技术基础。
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本文中,主要介绍人工智能载体所需要的结构和传动基础,让考生能够通过学习简单搭建人工智能所需要的基础结构。
01杠杆结构道链小型简易升降平台
古希腊科学家阿基米德有这样一句流传千古的名言:“给我一个支点,我就能够撬动整个地球!”这句话有着严格的科学根据。在力的作用下能绕着固定点转动的硬棒就是杠杆。
生活中的跷跷板、天平秤就是一个简单的杠杆,两端可能会保持平衡,也可能不平衡,倾向一侧。都有一个中心点。一个杠杆需要具备五个要素:
1、 支点:杠杆绕着转动的点;
2、 动力:使得杠杆转动的力;
3、 阻力:阻止杠杆转动的力;
4、 动力臂:从支点到动力作用线的距离;
5、 阻力臂:从支点到阻力作用线的距离。
杠杆的种类:
等力杠杆:动力臂=阻力臂;支点在正中间的杠杆,如跷跷板、天平秤;
省力杠杆:动力臂>阻力臂;如:开瓶器、胡桃钳、汽车方向盘;
费力杠杆:动力臂<阻力臂;如:镊子、钓鱼竿、筷子等;
02伸缩结构
比如:升降平台、自动伸缩门都属于这种结构。以升降平台为例,包括:升降平台、升降结构、底座等三部分组成。
相关结构部分:
连杆:将两根连杆的两端分别用滑销连接,它们实际上是两根杆连接在了一起,这样的结构叫作连杆。
交叉连杆:用滑销连接两根连杆中间的孔。由于它们交叉相连,所以被叫作交叉连杆。
交叉连杆组合:搭建一组交叉连杆,与前一组交叉连杆收尾连接在一起。它们就可以伸长缩短。
原理:交叉连杆组成的伸缩结构会形成多个平行四边形结构,使得伸缩效果成为可能。四边形不具有稳定性、易于变形,正是由于这种特性,生活中的应用非常广泛。如推拉门、折叠衣架等。
03齿轮结构
齿轮在现代机械中应用非常广泛,是重要的传动机构。它传动比较准确、效率高、结构紧凑、工作可靠、寿命长。
比如:机械表正是通过大量制作精密的齿轮运动来确保精确计时的;驾驶手动挡汽车换挡时,也是通过改变变速箱中齿轮传动的关系来达到变速的目的。
齿轮种类:
根据两轴的相对位置和轮齿的方向,齿轮及其传动方式可分为很多种类型:比如:直齿圆柱齿轮传动、斜齿圆柱齿轮传动、人字齿轮传动等等。
除此之外,还有链传动、带传动等。如自行车链条、工业传送带。
搭建主题
可以尝试搭建旋转木马、旋转盘、旋转门、手摇搅拌机、石油钻井机、起重机、雨刮器、转转椅等。
04我国古代齿轮应用案例
1、 水排
水排是通过水流冲击木轮转动,通过轮轴、拉杆等把圆周运动变成直线往复运动,起闭风扇来鼓风炼铁。水排是东汉南阳太守杜诗所发明。
2、 指南车
指南车相传是由轩辕黄帝发明,代表了中国古代机械制造的最高成就。车上有一个小人,其手指指向南方。指南车采用齿轮原理制作,并没有使用磁极。
3、 记里鼓车
记里鼓车又名记道车、大章车。它是利用车轮带动大小不同的一组齿轮,使车轮走满一里时,其中一个齿轮刚好转动一圈,该轮轴拨动车上木人打鼓或击钟,报告行程。
第一个在史书中留下姓名的记里车机械专家,是三国时代的马钧。记里鼓车是减速齿轮系的典型。它也是现代计程车、计速器的重要祖先。它的报告里数的设计,也是近代所有机械钟表中报时木偶的始祖。
4、 水运仪象台
古代小型天文台,集观测天象的浑仪、演示天象的浑象、计量时间的漏刻和报告时刻的机械装置于一体,采用了大量的齿轮机构。
此仪器看上去像一座高台,竟达13米高,比现在的四层楼的高度还高,底部宽约7米,上下共分三层,整个仪器的动力由水力推动自行运转,其设计之巧妙,功能之齐全,让首次见到它的现代的科学家都极为震惊。
此物的发明人苏颂一人包揽了七项历史世界第一,这座水运仪象台代表了世界11世纪末天文仪器的最高水平。
05小结
本文主要介绍了三种常规结构:道链小型简易升降平台
1、杠杆结构
2、伸缩结构
3、齿轮结构(重点及难点