Gyroman – Đồ chơi biết đi dùng gyroscope

Xem video:

Món đồ chơi biết đi cực kỳ “thâm” này được bạn tôi là John Jameson phát minh từ năm 1981. Nó ghép cơ khí một con quay hồi chuyển (gyroscope) đang quay (thông qua một bộ gear) với một cặp bàn chân dậm lên xuống. Khi một chân hạ xuống, phần thân thực ra nhấc lên rồi bắt đầu precess theo chiều kim đồng hồ. Sau đó khi chân còn lại hạ xuống, thân lại nhấc lên nhưng lần này precess ngược chiều kim đồng hồ — và vậy là nó đi được!

Tất cả linh kiện bạn cần (bearing, ốc vít, v.v.) đều được liệt kê trong phần hướng dẫn, bao gồm 104 đồng penny dùng làm khối lượng cho flywheel. Tôi có đính kèm một file 3D PDF cho phép bạn xem toàn bộ cụm lắp ráp ở mọi góc, ẩn/hiện từng chi tiết, v.v.

Phiên bản in 3D mà tôi thiết kế có động học (kinematically) hơi khác so với bản gốc, nhưng bạn có thể đọc lịch sử của bản gốc tại: http://cyberneticzoo.com/walking-machines/1981-the-walking-gyro-john-w-jameson-american/

Hướng dẫn

UPDATE: Tôi đã thêm một flywheel chạy được với đồng xu 0.02 Euro. Ngoài ra, RobertCL cũng đã remix flywheel cho đồng 1p UK: http://www.thingiverse.com/thing:794106

Bạn sẽ cần các phần sau:

2 side.stl

1 flywheel.stl

1 retainingring.stl

1 pulley.stl

1 eccentric.stl

4 bar.stl

1 link.stl

2 leg_short.stl

2 foot.stl

1 collar.stl

1 hook.stl

1 pullring.stl

20 vít 4-40 x 3/8" đầu pan head (McMaster 90272A108)

1 vít 4-40 x 5/8" đầu pan head

10 ball bearing lỗ 3mm, OD 10mm, dày 4mm (623ZZ)

......(Tôi mua 10 cái với giá $2.15 tại http://www.ebay.com/itm/161255478926)

4 long đền #4, OD 0.22 x dày 0.031 (McMaster 90295A359)

1 thanh rod 3mm dài 1.9" (McMaster 5544T222)

1 thanh rod 3mm dài 2.5" (McMaster 5544T222)

4 O-ring dày 1/16" x OD 1 7/8 (McMaster 9452K118)

3ft dây câu Spectra braided 30# test

keo siêu dính (superglue)

104 đồng penny

Trước khi bắt đầu, bạn nên xem kỹ file 3D PDF gyroman3d.pdf. File này sẽ giúp bạn hình dung khá rõ cách mọi thứ lắp lại với nhau.

1. Chuẩn bị đầy đủ linh kiện. Bạn có thể mua phần lớn hardware từ mcmaster.com (tôi đã ghi mã part number), tuy nhiên có thể rẻ hơn nếu bạn tìm được một số món ở tiệm kim khí hoặc cửa hàng đồ hobby. Riêng penny thì tôi khuyên mua 2 cuộn penny mới tinh. Penny được cho là nặng đúng 2.5g, nhưng tôi từng gặp khá nhiều đồng cân lên tới 3g.
2. In tất cả chi tiết. Tôi dùng PLA, layer 0.2mm, 3 perimeters và 30% infill, riêng flywheel tôi dùng 20% infill. Tất cả chi tiết cần khá phẳng, nên nếu bạn không có heated bed thì dùng raft cao khoảng 3–4 mm.
3. Ép 2 bearing vào mỗi tấm side, 1 bearing vào mỗi foot, và 2 bearing (chồng lên nhau) vào eccentric. Dùng ê-tô (vise) hoặc máy ép (arbor press) vì bạn không muốn bearing bị lệch khi ép vào. Nếu không có, bạn có thể gõ nhẹ cẩn thận bằng búa.
4. Gắn 2 O-ring vào các rãnh trên bàn chân (feet). Bước này hơi khó. Khi đã vào đúng vị trí, chấm một đường superglue thật nhỏ dọc mép trên để giữ O-ring cố định.
5. Bắt ốc cố định feet vào đáy của legs, đặt một long đền (washer) giữa bearing và leg. Bắt 4 thanh bar lên legs, rồi bắt link nối giữa 4 thanh bar. Siết ốc tới chặt rồi nới ra 1/8 vòng để legs có thể pivot lên xuống trơn tru.
6. Xếp 13 đồng penny vào mỗi khe trên flywheel. Đảm bảo cả chồng nằm phẳng (khá khít). Lắp retaining ring chụp lên penny, bấm khớp vào (cũng khá khít). Retaining ring phải phẳng (flush) với mặt trên của flywheel. Nhỏ vài giọt superglue lên mỗi chồng penny để cố định. (Nếu penny bị lắc kêu, bạn sẽ mất năng lượng của flywheel.)
7. Ép thanh rod 3mm ngắn vào pulley, chừa ra một đoạn bằng đúng bề dày 1 bearing ở một đầu. Ép collar vào đầu còn lại của trục ngắn, cũng chừa ra một đoạn bằng bề dày 1 bearing. Ép trục 3mm dài vào flywheel, chừa ra ở một đầu độ dài bằng (bề dày 1 bearing + bề dày 1 washer). (Nếu flywheel không khít trên rod, bạn có thể cố định rod bằng một vít hãm 4-40 setscrew.)
8. Đặt một washer lên đầu trục flywheel phía ngắn rồi đưa vào bearing giữa của một tấm side. Lắp một O-ring vào pulley nhỏ trên flywheel. Đưa đầu trục pulley có collar vào bearing còn lại, đi xuyên qua O-ring. (Chưa cần gài O-ring vào rãnh pulley vội.) Lắp thêm một O-ring nữa vào rãnh đường kính nhỏ trên pulley và đồng thời vòng qua trục flywheel. Giờ trượt eccentric vào trục flywheel. (Cũng chưa cần gài O-ring vào đúng rãnh ngay.) Lắp thêm một washer nữa vào đầu trục flywheel.
9. Trượt tấm side còn lại vào hai trục và bắt ốc lỏng để ghép hai bên lại. Kéo O-ring thứ nhất lên và gài qua rãnh đường kính lớn của pulley. O-ring thứ hai hơi “khoai” hơn: trên eccentric có một cái nub nhỏ để móc O-ring. Sau đó xoay eccentric cho tới khi O-ring được kéo vòng quanh theo đường kính của eccentric. Siết chặt các ốc giữ hai tấm side. Lúc này bạn phải quay được flywheel và mọi thứ quay mượt.
10. Bắt cụm chân (leg assembly) vào thân, với link nằm ở bên có eccentric. Tiếp theo đặt một bearing vào khe của eccentric và đẩy sao cho nó thẳng hàng đúng với khe trên tấm side. Nghiêng thân sang một bên để bearing rơi vào khe của tấm side. Trượt bearing lên/xuống để nó vẫn bị “giữ” trong khe của side. Nhét bearing thứ hai vào khe eccentric và đẩy cho lại thẳng hàng với khe của side. Giờ đẩy bearing thứ nhất sao cho nó chồng khít lên bearing thứ hai. Luồn vít 4-40 dài vào link rồi vặn vào để nó đi xuyên qua lỗ của cả hai bearing. Vít nên gần như chạm đáy của khe trong eccentric.
11. Đóng/ấn hook vào đầu trục flywheel. Thắt một vòng (loop) ở một đầu dây câu. Buộc đầu còn lại của dây vào pullring.CẢNH BÁO - Đừng kéo dây câu bằng tay không. Dây rất chắc nhưng cực mảnh, có thể cứa tay bạn rách toạc!
12. Móc đầu loop của dây câu vào hook rồi xoay pulley để quấn dây lên trục. Cố gắng quấn cho gọn đều. Giờ thì… kéo phát cho nó chạy!

Category: Mechanical Toys