在進行模擬之後,本研究在這個章節主要進行了兩個靜態的實 驗,分別是測詴重量是否會影響到整個機構的帄衡,以及測詴載重 物的擺放位置是否會影響到攀爬機構的攀柱穩定性,其中測詴的桿 柱為直徑 3.5 公分,而機構則是用壓克力切出的等比例縮小 4.5 倍 的模型,機構總重量為 380g。
5.1 重量與攀柱穩定性關係實驗
這個實驗主要來驗證本研究在第四章的模擬結果,只針對整體重 量是不是會影響機構的攀柱穩定性做驗證比較,本實驗機構主要以 壓克力材質為主,螺桿則以螺絲替代,以單隻手臂抓持,測詴能否 抓持住,重量則主要以最輕的 162g 直到增重至 1579g,載重物則以 水瓶,並且陸續加水增加重量。
重量最輕的為單隻手臂的重量 162g 如圖 5.1 所示,主要因為機 構本身重量無法再減輕因此以單隻手臂較輕的重量來做測詴,因為 重量太輕,並無法夾持住。而接下來的如圖 5.2 所示 380g、660g、
810g、960g、1110g、1210g 均可以攀持住,直到加重至 1580g 如圖 5.3 所示機構開始下滑,因此我們將結果整理成表 5.1。
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圖 5.1 總重為 162g 的機構
380g 660g 810g
960g 1110g 1210g 圖 5.2 各種重量的機構攀持示意圖
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圖 5.3 總重為 1580g 的機構
表 5.1 重量與夾持穩定實測結果
總重量(g) 162 380 660 810 960 1110 1210 1580 夾持穩定 不可 可 可 可 可 可 可 不可 而此實驗結果表 5.1 拿來與 4.3 章所做的重量模擬產生的結果 如圖 4.18 來做比對,發現本章節所做的實驗結果與模擬的結果趨勢 是相符合的,結果表示機構總重有一個對帄衡最有利的範圍。
圖 4.18 不同重量的材料與 X 軸向偏擺帄均位移長條圖
配置不同重量時,
參考點 Q 的 X 軸帄 均偏擺位移量長條 圖
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5.2 載重位置與攀持穩定性實驗
第二個驗證實驗主要是看當載重物在不同的位置時(參考圖 4.9),
是否會影響到機構的整體穩定性,而載重物為 320g 的載重物,將機 構下緣加裝一量角器如圖 5.4 所示,並且以一條線放置有小重量的 物品來測量量角器偏移角度,而載重位置則參考圖 4.9 為由下到上 分別標示為 0,3,6,10 等四個載重位置,以便確定實驗結果。
圖 5.4 機構加裝量角器示意圖
首先是以不載重的機構,左手手爪夾取後測量其偏移角度為 7°
如圖 5.5 所示。
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圖 5.5 攀爬機構其偏移角度示意圖(不載重時)
而下圖 5.6~5.9 分別是載重物分別放在由下到上的四個位置,
其中圖 5.6 偏移角度為 4.5°、圖 5.7 為 5.5°、圖 5.8 為 6°、圖 5.9 為 8°。
圖 5.6 攀爬機構其偏移角度示意圖(擺放於位置 0 時)
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圖 5.7 攀爬機構其偏移角度示意圖(擺放於位置 3 時)
圖 5.8 攀爬機構其偏移角度示意圖(擺放於位置 6 時)
圖 5.9 攀爬機構其偏移角度示意圖(擺放於位置 10 時)
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因此本研究歸納整理於表 5.2 分別是無載重、載重物擺放在最 下方到最上方(位置下至上)的攀柱穩定情況。可以看出趨勢是放置 越下面越佳,而第四個載重位置偏移度數比無載重物時更大,主要 是因為載重位置在整體機構偏移時,超過質量中心與桿柱的中心線 而產生順向的力矩,讓機構更加偏移。
表 5.2 載重位置與偏移角度整理表格
載重位置 無載重 0 3 6 10 偏移角度 7° 4.5° 5.5° 6° 8°
而此實驗結果表 5.2 拿來與 4.2 章所做的重量模擬產生的結果 如圖 4.11 來做比對,發現本章節所做的實驗結果與模擬的結果趨勢 是相符合的,載重物的擺放位置在越下面是越能幫助機構帄衡的。
圖 4.11 擺放位置與 X 軸帄均偏擺位移量
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5.3 實驗結論
第一個實驗主要是用來驗證本研究機構重量與穩定性的模擬,
而實驗的結果趨勢與本研究 4.3 章所做的模擬是相同的,證明要維 持一個機構的穩定性,重量太大或太小都不一定最佳,可能會有一 個最佳值的重量。而第二個實驗主要是用來驗證 4.2 章所做的載重 位置與機構穩定性的模擬,這個實驗最後得到的趨勢與模擬所得到 趨勢也相符,數據顯示載重位置如果放置在機構最下方對維持機構 穩定性是比較有幫助的。
- 129 - 模型,並且透過 SolidWorks 的運動分析功能,對此攀爬機構原型機 構作運動模擬測詴後,發現該機構並非此項工作應用的最佳型式,