Содержание
7.2: Классическая механика
Область классической механики включает изучение тел в движении, особенно физические законы, касающиеся тел, находящихся под воздействием сил. Большинство механических аспектов проектирования роботов тесно связано с концепциями из этой области. В данном блоке описываются несколько ключевых применяемых концепций классической механики.
СКОРОСТЬ — это мера того, насколько быстро перемещается объект. Обозначает изменение положения во времени (проще говоря, какое расстояние способен преодолеть объект за заданный период времени). Данная мера представлена в единицах расстояния, взятых в единицу времени, например, в количестве миль в час или футов в секунду.
ЧАСТОТА ВРАЩЕНИЯ – Скорость может также выражаться во вращении, то есть насколько быстро объект движется по кругу. Измеряется в единицах углового перемещения во времени (то есть в градусах в секунду), или в циклах вращения в единицу времени (например, в оборотах в минуту). Когда измерения представлены в оборотах в минуту (RPM), речь идет о частоте вращения. Есть речь идет об об/мин автомобильного двигателя, это означает, что измеряется скорость вращения двигателя.
УСКОРЕНИЕ – Изменение скорости во времени представляет собой ускорение. Чем больше ускорение, тем быстрее изменяется скорость. Если автомобиль развивает скорость от 0 до 60 миль в час за две секунды, в этом случае ускорение больше, чем когда он развивает скорость от 0 до 40 миль в час за тот же период времени. Ускорение — это мера изменения скорости. Отсутствие изменения означает отсутствие ускорения. Если объект движется с постоянной скоростью — ускорение отсутствует.
СИЛА — Ускорение является следствием воздействия сил, которые провоцируют изменение в движении, направлении или форме. Если вы нажимаете на объект, это означает, что вы прикладываете к нему силу. Робот ускоряется под воздействием силы, которую его колеса прикладывают к полу. Сила измеряется в фунтах или ньютонах.
Например, масса объекта воздействует на объект как сила вследствие гравитации (ускорение объекта в направлении центра Земли).
КРУТЯЩИЙ МОМЕНТ – Сила, направленная по кругу (вращение объекта), называется крутящим моментом. Крутящий момент — это вращающая сила. Если к объекту приложен крутящий момент, на границе первого возникает линейная сила. В примере с колесом, катящемся по земле, крутящий момент, приложенный к оси колеса, создает линейную силу на границе покрышки в точке ее контакта с поверхностью земли. Так и определяется крутящий момент — как линейная сила на границе круга. Крутящий момент определяется величиной силы, умноженной на расстояние от центра вращения (Сила х Расстояние = Крутящий момент). Крутящий момент измеряется в единицах силы, умноженной на расстояние, например, фунто-дюймах или ньютон-метрах.
В примере с колесом, катящемся по земле, если известен крутящий момент, приложенный к оси с закрепленным на ней колесом, мы можем рассчитать количество силы, прикладываемой колесом к поверхности. В этом случае, радиус колеса является расстоянием силы от центра вращения.
Сила = Крутящий момент/Радиус колеса
В примере с рукой робота, удерживающей объект, мы можем рассчитать крутящий момент, требуемый для поднятия объекта. Если объект обладает массой, равной 1 ньютону, а рука имеет длину 0,25 метра (объект располагается на расстоянии 0,25 метра от центра вращения), тогда
Крутящий момент = Сила х Расстояние = 1 ньютон х 0,25 метра = 0,25 ньютон-метров.
Это означает, что для удержания объекта в неподвижном положении, необходимо применить крутящий момент, равный 0,25 ньютон-метров. Чтобы переместить объект вверх, роботу необходимо приложить к нему крутящий момент, значение которого будет превышать 0,25 ньютон-метров, так как необходимо преодолеть силу гравитации. Чем больше крутящий момент робота, тем больше силы он прикладывает к объекту, тем больше ускорение объекта, и тем быстрее рука поднимет объект.
Пример 7.2
Пример 7.3
Для данных примеров, мы можем рассчитать крутящий момент, необходимый для подъем этих объектов.
Пример 7.2 — Крутящий момент = Сила х Расстояние = 1 ньютон х 0,125 метра = 0,125 ньютон-метров.
Для данного примера, длина рука равна половине длины руки из Примера 1, поэтому значение требуемого крутящего момента также в два раза меньше. Значение длины руки пропорционально значению требуемого крутящего момента. При равных исходных характеристиках объекта, чем короче рука, тем меньший крутящий момент необходим для подъема.
Пример 7.3 — Крутящий момент = Сила * Расстояние = 1 ньютон х 0,5 метра = 0,5 ньютон-метров.
Для данного примера, длина рука равна удвоенной длине руки из Примера 1, поэтому значение требуемого крутящего момента также в два раза больше.
Еще одна точка зрения относительно ограниченного крутящего момента в соединении руки робота заключается в следующем: более короткая рука сможет поднять объект большей массы, чем более длинная рука; однако, для первой доступная высота подъема объекта будет меньше, чем для второй.
Пример 7.4
Пример 7.5
Эти примеры иллюстрируют руку робота, поднимающую объекты разной массы. Какова взаимосвязь с требуемым количеством крутящего момента?
Пример 4 — Крутящий момент = Сила х Расстояние = ½ ньютона х 0,25 метра = 0,125 ньютон-метров.
Пример 5 — Крутящий момент = Сила х Расстояние = 2 ньютона х 0,25 метра = 0,5 ньютон-метров.
Эти примеры иллюстрируют уменьшение значения требуемого крутящего момента по мере снижения массы объекта. Масса пропорциональна крутящему моменту, необходимому для ее подъема. Чем тяжелее объект, тем больше крутящий момент, требуемый для его подъема.
Проектировщики роботов должны обратить внимание на ключевые взаимосвязи между значениями крутящего момента, длины руки и массы объекта.
РАБОТА – Мера силы, приложенной на расстоянии, называется работой. Например, для удерживания объекта необходимо 10 фунтов силы. Далее, чтобы поднять этот объект на высоту 10 дюймов, требуется определенное количество работы. Количество работы, требуемое для подъема объекта на высоту 20 дюймов, удваивается. Работа также понимается как изменение энергии.
МОЩНОСТЬ — Большинство людей полагает, что мощность является термином из области электрики, но мощность также относится и к механике.
Мощность — это количество работы в единицу времени. Насколько быстро кто-то может выполнить работу?
В робототехнике принято понимать мощность как ограничение, так как соревновательные робототехнические системы имеют ограничения в части выходной мощности. Если роботу требуется поднять массу в 2 ньютона (прилагая 2 ньютона силы), скорость подъема будет ограничиваться количеством выходной мощности робота. Если робот способен произвести достаточное количество мощности, он сможет быстро поднять объект. Если он способен произвести лишь малое количество энергии, подъем объекта будет производиться медленно (либо не будет производиться вообще!).
Мощность определяется как Сила, умноженная на Скорость (насколько быстро выполняется толчок при постоянной скорости), и обычно выражается в Ваттах.
Мощность [Ватты] = Сила [Ньютоны] х Скорость [Метры в секунду]
1 Ватт = 1 (Ньютон х Метр) / Секунда
Как это применяется в соревновательной робототехнике? К проектам роботов применяются определенные ограничения. Проектировщики соревновательных роботов, использующие систему проектирования VEX Robotics Design, также должны учитывать физические ограничения, связанные с применением электромоторов. Электромотор обладает ограниченной мощностью, поэтому он может производить только определенное количество работы с заданной скоростью.
Примечание: все перспективные концепции имеют базовое описание. Более глубоко обсуждать эти физические свойства учащиеся будут в процессе обучения в ВУЗах, если выберут область STEM в качестве направления обучения.
как устроены рабочие будни машинистов МЦД / Новости города / Сайт Москвы
Транспорт
Фото Ю. Иванко. Mos.ru
21 ноября Московским центральным диаметрам исполняется три года. Рассказываем о людях, которые управляют поездами и соединяют центр столицы с другими районами и Подмосковьем.
Запуск Московских центральных диаметров в ноябре 2019 года стал почти такой же сенсацией, как появление паровоза в ХIХ веке. Для многих горожан и жителей Подмосковья путь на работу стал более быстрым и удобным, а у многих появился новый прямой маршрут. Более чем с 20 станций МЦД можно пересесть на Московское центральное кольцо (МЦК) и метро. Интервал движения поездов на железной дороге в час пик сократился до пяти — семи минут. Кроме того, оплачивать проезд по МЦД можно картой «Тройка», а пересадка на метро и МЦК бесплатная при оплате по тарифу «Кошелек».
О том, кто и как управляет поездами МЦД, чем отличаются поезда «Иволга» от других локомотивов, какими терминами обязательно владеет машинист — в материале mos.ru.
Умные поезда
Наша съемочная группа встречается в депо компании «Аэроэкспресс» около Белорусского вокзала. В разные стороны здесь расходятся рельсы, на которых ждут своего «вылета» поезда МЦД-1. По маршруту курсируют бело-красные «Иволги», ЭП2Д. «Иволги», которых на МЦД 39 штук, в особом почете у машинистов.
«У “Иволги” асинхронный тяговый привод. Это значит, что машина быстрее набирает ход и быстрее тормозит, резвее отвечает на управление. Машинисту достаточно дать команду на унифицированном пульте управления, и поезд сам следит за ее выполнением. К тому же “Иволга” способна передвигаться со скоростью до 120 километров в час», — объясняет машинист ЦППК МЦД-1 Александр Моисеев, пока мы направляемся по железнодорожным путям к «Иволге».
Александр Моисеев с детства мечтал стать машинистом. Жил в районе Печатники рядом с железной дорогой и еще мальчишкой играл в паровозики. Затем отучился в Московском колледже транспорта, отслужил в армии и пришел работать на Белорусское направление. Позже устроился в Центральную пригородную пассажирскую компанию. «Когда открыли МЦД-1, это был мой первый рабочий день в ЦППК. Явился на службу к 06:30 утра, сел в “Иволгу”, и понеслось», — улыбается Александр.
Молодой человек хотел работать именно на железной дороге, не под землей, и при этом на больших скоростях. Все его желания в итоге исполнились.
«Мне нравится, что я работаю на совершенной технике, оснащенной интеллектуальной системой кондиционирования воздуха, системой обеззараживания воздуха, USB-разъемами, видеосвязью, мониторами. Приятно, что удобно не только мне, но и пассажирам», — признается машинист.
Александр Моисеев, автомобилист со стажем, уверяет, что сидеть за пультом «Иволги» комфортнее, чем за рулем легковушки. По его словам, все делаешь руками, ноги задействованы лишь в тех редких случаях, когда нужно нажать на педаль звукового сигнала, в народе «гудка», чтобы, к примеру, предупредить неосторожных пассажиров, которые слишком близко подошли к краю платформы.
«На нашем профессиональном языке этот гудок называется тифоном», — добавляет машинист МЦД-2 Артем Чалых.
Переход через пути МЦД-1 и Дмитровское шоссе построят в 2023 годуНа пересадке со станции «Печатники» БКЛ на Люблинско-Дмитровскую линию возвели монолитные конструкции
Всегда в движении
Артем Чалых — железнодорожник в четвертом поколении. Его прадед работал составителем вагонов, а после начальником железнодорожного сообщения в Брянском регионе. Дед занимался составлением вагонов, а отец служил машинистом первого класса грузового движения в Брянске. Парень с юных лет знал, кем станет, когда вырастет.
«Начинал с должности помощника машиниста в калужском депо, сразу после окончания брянского железнодорожного техникума. Решил прийти в ЦППК, и, как только открыли МЦД, меня сразу поставили на закатку — так называют обучение у более опытного машиниста, который помогает вникнуть в профессию и готовит к сдаче экзамена», — рассказывает машинист.
Артем выбрал МЦД, потому что ему нравится, как развивается инфраструктура в столице. В пути молодой человек любит наблюдать за строительством и реставрацией зданий в Москве. «Каждый день что-то новое, скучать некогда, — признается Артем Чалых. — Еще приятно встречать и провожать пассажиров. Многие машут вслед! А я думаю: вдруг и они мечтают стать машинистами и скоро придут в наше депо?»
Будни машинистов начинаются обычно с 07:00 до 10:00. Накануне вечером им сообщают точное время выхода на дежурство. Заканчивается смена в 18:00–21:00. Главное правило: за пультом управления нельзя находиться больше 12 часов. А за день машинисты проезжают около 380 километров.
После дневной смены они отдыхают до следующего вечера, затем в 20:00–21:00 вступают на ночную вахту. А потом — два дня «отсыпных». Чтобы снова встать к штурвалу, нужно набраться сил.
В свободное время Александр Моисеев любит ездить на дачу с семьей, а Артем Чалых — гулять с домочадцами на природе и тренироваться в спортзале. Зимой ребята катаются на лыжах и сноуборде.
Кстати, машинисты и сами активные пользователи МЦД. «Мой дом находится в районе Хорошевского шоссе. Раньше ездил на работу на троллейбусе, тратил час. По МЦД добираюсь до Белорусского или Савеловского вокзала всего за 20 минут», — говорит Александр.
Артем живет недалеко от платформы Остафьево, и ему тоже удобно ездить на МЦД. «Это лучше, чем автомобиль. Никаких пробок. К тому же поезда по МЦД ходят с раннего утра до позднего вечера без обеденного перерыва, в отличие от обычных электричек, и интервал движения в часы пик всего пять — семь минут», — добавляет он.
На языке МЦД
Пока мы с машинистами сидим на синих мягких креслах в «Иволге», по громкоговорителю транслируют объявление: «Электропоезд ставится на канаву». Но что за канава может быть в депо?
«Это значит, мы сейчас въезжаем в цех, где под колесами поезда будет углубление, чтобы провести техосмотр. Специалисты проверят механическую, электрическую и пневматическую части состава. Такая диагностика проводится у каждой “Иволги” раз в неделю. Машинист обязан в этом разбираться и сам проводить техосмотр при необходимости, особенно в ночную смену, когда задействовано меньше сотрудников», — поясняет Артем Чалых.
Тем временем состав заходит в ворота цеха. «Ставь на башмак!» — кричит Александр Моисеев рабочему. И поясняет: «Башмак — это тормозное устройство, чем-то напоминающее своей формой обувь. Его подставляют под переднее колесо, чтобы поезд не мог сдвинуться с места».
По словам машинистов, друг с другом они разговаривают на профессиональном сленге. Но посторонним знать всех слов не надо. «Вот придут к нам работать и узнают!» — смеется Артем Чалых.
«Иволга» встает на башмак очень быстро — сейчас инженеры «почистят ее перышки». А нашим собеседникам пора готовиться к вечерней смене.
«Я каждый день не устаю радоваться, что моя работа помогает людям добраться из пункта А в пункт Б с минимальными затратами времени», — резюмирует Александр Моисеев.
Сергей Собянин: Станция Очаково станет современным пригородным вокзаломДля подготовки к запуску МЦД-4 временно изменится расписание поездов на МЦД-1
Теги
транспорт железная дорога депо МЦД машинист вокзал
Сферы
Транспорт
Департаменты
Департамент транспорта и развития дорожно-транспортной инфраструктуры города Москвы
Все новости
Как Мак Джонс из «Патриотов» может улучшить силу рук, физические инструменты в это межсезонье
Для квотербеков сильные броски начинаются с правильной механики.
Кинетическая цепь тянется от ваших ног к рукам, и все они работают одновременно, когда вы бросаете мяч. Итак, если ваши ноги не находятся под вами или вы не синхронизированы, то вы теряете равновесие, свою силу и во много раз свою точность.
За последние две недели мы видели несколько случаев, когда ноги Мака Джонса шатались. Это то, что происходит с каждым квотербеком в НФЛ; когда вы начинаете ощущать давление, ваш процесс ускоряется, а затем все ускоряется. Ваша механика работает в спешке, ваши ноги поставлены неправильно, и вы пытаетесь бросить мяч до того, как получатель сойдет со своего маршрута. Это может привести к некоторым ошибкам и неточностям.
Что вызывает проблемы у Мака Джонса? Кассель видит механическую проблему
Это то, с чем Mac может справиться. У него хорошее чувство в лузе, поэтому он может работать над тем, чтобы удерживать мяч немного дольше, делая тонкие движения в лузе и следя за тем, чтобы его ноги были под ним, когда он бросает.
Mac также может использовать это межсезонье как время, чтобы действительно улучшить физические аспекты своей игры.
Наибольший рост в моей карьере пришелся на второй год моего дебютного сезона. Я смог замедлить все с психологической точки зрения, разобрав фильм и проанализировав, почему мы сделали определенные звонки, по сравнению с сезоном, когда то один соперник, то другой, и у вас действительно нет времени, чтобы оценить себя.
У вас также есть больше времени для работы в тренажерном зале. Теперь у вас есть целое межсезонье, когда вы не просто пытаетесь пробежать 40 раз быстрее или показать хорошие результаты в NFL Combine. Вместо этого вы можете сосредоточиться в первую очередь на областях, в которых хотите стать лучше. В то межсезонье перед моим вторым годом мы хотели больше сконцентрироваться на взрывных подъемах, взрывных прыжках и просто стать более взрывными за пределами кармана. Итак, Майк Войчик, тренер по силовой и кондиционной подготовке «Патриот», разработал план тренировок, основанный на этом, и это определенно принесло мне дивиденды, когда я перешел на OTA, потому что это то, на чем мы хотели сосредоточиться, и мы добились этого.
Подкаст Patriots Talk: ключевые моменты быстрого восстановления Patriots в 2021 году | Слушайте и подписывайтесь | Смотрите на YouTube
Также сейчас проводится гораздо больше исследований по биомеханике тела и улучшению силы плеч. Я работал с тренером по метанию Томом Хаусом, с которым я позже познакомил Тома Брэди, и он действительно познакомил меня с тем, как работает ваша биомеханика: движением бедра, высвобождением руки и быстротой руки.
Мы выполняли упражнения с утяжеленными мячами и другие упражнения, чтобы ускорить броски и улучшить быстросокращающиеся мышцы. Многие квотербеки, с которыми я работал в последнее время, будь то Дак Прескотт или Мэтью Стаффорд, имеют очень похожие подходы к тренировкам для развития силы рук, постоянства и выносливости плеч.
Теперь у вас есть целое межсезонье, когда вы не просто пытаетесь пробежать 40 раз быстрее или показать хорошие результаты в NFL Combine. Вместо этого вы можете сосредоточиться в первую очередь на областях, в которых хотите стать лучше.
Мэтт Кассель о разработке Mac Jones
Я уверен, что в это межсезонье Mac сосредоточится на этом. Каждый квотербек, особенно в начале своей карьеры, ищет все, что может сделать его лучше и дать ему преимущество. Он встретится со своим позиционным тренером — в данном случае Джошем МакДэниелсом — после сезона, и если Мак скажет: «Я действительно хотел бы попытаться увеличить скорость при бросках за пределами цифр» или что-то в этом роде , затем они составят план, чтобы сделать именно это.
Мне нравится подход Mac к игре. Я думаю, что у него был потрясающий сезон новичка, учитывая все различные факторы, которые вступили в игру, и то, как он справился с невзгодами.
Теперь о развитии этого процесса. Ничто не заменит игру на поле, и он многого добился не только благодаря своим успехам, но и благодаря своим неудачам. Так что в это межсезонье у него теперь есть невероятное богатство знаний, на которые он может опереться.
Тренерский штаб оценит, что он делает в кармане, и предложит специальные упражнения, над которыми он будет работать. Например, если он борется со своей точностью в определенном направлении, они составят план, чтобы попытаться стать более основательным, когда он бросает эти конкретные маршруты.
Все это часть процесса взросления молодого квотербека, и я ожидаю, что Мак продолжит расти как игрок — как умственно, так и физически — в это межсезонье.
Примечание редактора: Мэтт Кассель провел 14 лет в НФЛ в качестве квотербека, в том числе четыре года за «Патриотов» с 2005 по 2008 год. Он работает аналитиком NBC Sports Boston, появляется в Pre/Postgame Live в качестве гостя в подкасте Tom Curran’s Patriots Talk каждый четверг и в качестве обозревателя каждую неделю в течение сезона.
Statcast Таблица лидеров силы рук | baseballsavant.com
Текущий:
Сила рук
▾
Top Top Refertyscustom Leaderspardsparkspark Скорость и бочонка статистики OAAOutfield Catch ProbabilityOutfielder JumpPoptimeCatcher FramingСила рукСкорость спринта 90ft Running Splits Fielder — SituationalFielder — AllTeam PositioningBatter PositioningPitcher Positioning
Показатели силы рук игрока на позиции Statcast доступны, начиная с сезона 2020 года. Учитывая, что в своде правил не существует определения «броска, при котором игрок сильно старается», и многие неконкурентные передачи были захвачены, мы решили взять среднее значение верхней части бросков игрока. Поскольку требования каждой группы позиций разные, средние значения и квалификаторы также различны.
- 1B — среднее значение 1% лучших бросков — минимум 100 бросков для квалификации
- 2B/SS/3B — среднее значение 5% лучших бросков — минимум 75 бросков для квалификации
- OF — среднее значение 10% лучших бросков — минимум 50 бросков для квалификации
Для получения данных о бросках кетчера, пожалуйста, просмотрите таблицу лидеров Pop Time.
Средняя лига — 2022 | 78,2 | 81,0 | 85,7 | 85,9 | 87,3 | 90,0 | 90,5 |
---|
Тип: игрок
▾
ИгрокКоманда
Год: 2022
▾
202220212020Все годы
Мин.