機械結構——四連杆機構

上一篇，相信大家都已經學會製作爬行機器狗，那麼你知道四連杆機構這其中蘊含的科學原理嗎？今天，就讓小編來給大家講一講。 

四連杆機構即把對角線上的兩條腿通過連杆連接在一起保持運動的一致性，這種機構結構明了，運行時結構穩定性最好。四連杆機構有多種演化形式，以四連杆機構為腿部機構的設計原則和目的都是為了儘可能保證足端運動軌跡的平整性。

連杆機構(Linkage Mechanism)又稱低副機構，是機械的組成部分中的一類，指由若干(兩個以上)有確定相對運動的構件用低副(轉動副或移動副)聯接組成的機構。

生活中，很多的地方都有連杆機構的應用。小朋友觀察一下，雨刷器的運動軌跡和下面哪個最相似呢？

1、曲柄連杆機構

2、曲柄搖杆機構

3、連杆上點的軌跡

細心的小朋友會發現，雖然形態不同，但是曲柄搖杆的工作原理和雨刷器是最符合的！

機構中動力的驅動軸一般作圓周運動。四連杆主要運用的是格拉霍夫定理，即杆長之和條件：平面四桿機構的最短杆和最長杆的長度之和小於或者等於其餘兩桿長度之和。

如果四桿機構中最短杆與最長杆長度之和小於或等於其餘兩桿長度之和，則
如果四桿機構中最短杆與最長杆長度之和大於其餘兩桿長度之和，則無曲柄存在，不論以哪一桿為機架，只能構成雙搖杆機構。

下面是幾個重要的注意因素：

壓力角：若不計摩擦力、慣性力和重力的條件下，機構中驅使輸出件運動的力的方向線與輸出件上受力點的速度方向間所夾的銳角，稱為機構的壓力角，壓力角越大，有效分力就越小，傳動也越困難。傳動角：壓力角的餘角稱為傳動角。在機構設計時應限制其最大壓力角或最小傳動角，簡單地說就是壓力角越小、傳動角越大更好。死點：如在曲柄搖杆機構中，若以搖杆為主動件，則當曲柄和連杆處於一直線位置時，連杆傳給曲柄的力不能產生使曲柄迴轉的力矩，以致機構不能起動，這個位置就稱為死點。死點是機構處於傳動角為0°（也就是壓力角為90°）時的位置。機構在起動時應避開死點位置，我們在運動過程中常利用慣性來過度死點。

目前市面上，你肯定或多或少從新聞上看到一些關於機器人的報導，比如波士頓的「大狗」和「會空翻的機器人」，這些機器人動作敏捷，背後隱藏的基本原理，同樣涉及連杆機構。就是由這些多種多樣的連杆機構組合，才實現了複雜的機器人行走動作。下面我們就來看看還有哪些連杆機構適於用來行走的。

1.平行四桿機構

怎麼最後快變成車輪子了！

2.切比雪夫連杆機構

3. 克蘭連杆機構

小朋友們，在機械機構的世界裡，你可以根據基本的原理和模型創造出很多形態各異的東西，快來開發你的想像力！

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（註：文中圖片來源於網絡，如有疑問請後臺聯繫小編侵刪）