本期“教学”专栏给大家分享一款结构简单、构思巧妙的乐高自平衡机构。

该作品成品外形如下图所示：

通电运行，上方的两个齿圈高速转动，这个机构可以保持直立不倒。

结构解析

这个作品的外形呈现一个T字形，与地面的接触仅为四个呈直线排列的橡胶梁。橡胶梁上方是一个由大弯梁构成的U字形框架。U形框架内安装了一个可转动支架，支架内部有一套电动齿轮加速系统。

这套齿轮加速系统由PF特大马达提供动力，通过24齿+8齿和20齿+12齿的两套齿轮加速，可将马达的转速提高5倍。

齿轮转速的计算公式为：主动齿轮齿数乘积/被动齿轮齿数乘积

这套齿轮系统的速度比为24x20/8x12=5

根据乐高官方提供的数据，PF特大马达的转速约为转/分钟，也就是说，这套齿轮加速系统的输出转速可以达到转/分钟左右。

齿轮加速系统和U形框架通过两个光滑销相连接，可以在框架中任意转动。

这样的结构，使这个机构具有两个方向的自由度。四个橡胶梁与地面之间的摆动和电动加速机构与U形框之间的摆动。两个自由度之间的夹角为90°。

这个结构恰好构成一个陀螺仪。

上方的两个大齿圈构成的转子以高速旋转，产生足够的角动量，即可获得整体结构的动态稳定。

请看自平衡机构视频指导：