在垂直金屬面上行走的車

在鴨寮街買了幾件强力磁石，把它與LEGO車輪穿在一起，看看能否在雪櫃或鋼書枱的垂直面上行走。經過幾番改動後，終於可垂直行走了。

這些就是用在車輪上的磁石，因為每欵只買了两件，所以有些大小厚簿不一。

後輪用的那塊簿的有點不够力，所以加多一塊來增強吸力。這些中間有孔的磁石比較容易用Technic Axle 穿着來安裝，磁石的直徑小於車輪直徑就可以了。

至於車的結構是很典型的前輪轉向，後輪推動型式。

前輪的轉向是由Technic Servo Motor 控制，是這馬達最常見的應用。

後輪的推動就用了Technic M Motor 經過三組8:24(1:3)齒輪帶動Differential Gear (汽車裹俗稱尾牙)，三組就產生了1:27的齒輪比，提供足够扭力推動整架車。開始試驗時是不知道加多少齒輪比才够，這1:27都是試出來的。也因為空間有限制，所以沒有用上40牙的Gear，用三組1:3來達至這比例。

動力最後傳到後輪是靠Differential Gear，因為車轉灣時外輪比內輪轉得快，用Differential Gear 就可達至一起轉又得，個別轉又得的效果。

要了解這神奇的Differential Gear 就非看這經典YouTube 片不可：

在整個設計過程有幾點要注意：
－強力磁石的吸力很大，把它拿或放時不小心隨時會两件飛快地合起來夾傷手指。
－磁石直徑比車輪小一點就好了，太小就離地太多减弱吸力。
－車的結構盡量簡單，减輕整體重量。
－重的東西盡量不要放高，因為當垂直時會增加重力的力距，引至磁石吸不穩。
－前後輪距盡量短，否則轉灣時需要很大的空間(除非有很大的雪櫃。。。)
－為了加大Gear ratio (齒輪比)曾經用了Worm Gear，可是它的摩擦力太大，浪費了不少馬達功率，最後都是用了Spur Gear.

蠕動前進的車

這看似車輛的東西並非由車輪的動力帶動，而是靠車身長短變化像蟲那般蠕動而行走的。

長短變化是由馬達帶動曲柄產生。

為了防止倒後行，前後車輪軸上都加了棘輪機構，車只能向前行，不會向後行。

完成後的樣子。

太空人仔離心力狀態

想起電影[2001太空漫遊]裏太空站用離心力製造人工地心吸力，要看看人仔在轉動環境下的狀態，於是裝配了這個機構。

這機構主要有3部份:轉動的馬達及齒輪，夾著手機(用來錄影)的部份及用來給人仔離心力彈出頂着的(跑道)。

當馬達轉速够高時，離心力使人仔向外移動，跑道末端的垂直部份把人仔頂着，就好像有一橫向引力把他吸着，保持在那垂直面上。

夾手機的部份需要够穩，否則轉動時手機飛出就損失慘重了。

因為手機加上跑道有一定的重量，齒輪軸心方向的壓力比較大，產生的摩擦力也大。Lego又沒有低摩擦力的推力軸承，所以用了兩塊強力磁石，利用其同極相拒的磁力來作推力軸承，減低摩擦力。

用手機錄影還是有點重，將來如有類似的需要時眞的要看看有那些小型無線攝影機可用。

萬向節訓練人仔太空人

有一樣叫human gyroscope 的玩意，把整個人固定在3組萬向節當中就可自由地轉動。其實這human gyroscope跟陀螺沒甚麼關係，因為裏面那個人沒有自轉，只昰3組萬向節而已。那萬向節(Gimbal)看來也很有趣，這次就用Lego裝一個然後放個太空人入去轉轉他。

萬向節的結構很簡單，從最內的ㄧ個做起，大小够放人仔就可以了。馬達就直接連到最外一層萬向節的axial驅動，然後無綫遙控給它最慢的速度就可以了。

事實上，內層的萬向節是不會無故自己到處轉的，如果在完全平衡的狀態下裏面的萬向節只會以一個方向跟着外層轉動，沒甚麼變化。可是加了人仔後，內層就不平衡了，這就產生了好像隨機地轉動的效果。不用馬達手動轉外層萬向節也可以的。

反地心吸力的陀螺

陀螺有自動平衡的特性，經常看到這個用繩綁住單車輪的一端然後轉動車輪使它好像浮在空氣的樣子，這次我也來試試這實驗｡

注意：因機構高速轉動，必需戴好護眼鏡才可開動馬達，否則有Lego件鬆脱飛出時可能後果嚴重。

首先需要用馬達來產生動力，陀螺的平衡其中是因為高速轉動｡根據Philo的資料(http://www.philohome.com/motors/motorcomp.htm )，手上這個Power Function Motor 是185rpm, 如果加兩級1:5的齒輪就可把轉速提至 185x5x5=4625，這只是簡單計算，實際因負載引至速度偏低了多少就不知道了，除非有測轉速的儀表，否則陀螺能平衡就可以了｡

那麼能否加多幾級齒輪使陀螺更高速地轉呢？事實上，馬達除了轉動陀螺外，也要帶動一大堆齒輪，其中能量的損耗不少，轉速可能不昇反跌，所以就用兩級齒輪算了｡

馬達跟電池簡單地裝在一起，輸出端的構造是用來攪動陀螺的：

那個陀螺就用一個車輪造，這欵車輪大小重量適中，比較合用｡車輪上方加了個 Technic Knob Wheel 來配合馬達機構的轉動｡另一端就用線把它吊着｡線不用太長，否則擺來擺去難控制｡

陀螺只轉了不到十秒就掉下來了，主要是摩擦力大，Lego 件是塑膠造的，玩了幾回已看到因高速轉動的摩擦力引至磨損｡

至於陀螺是如何在那幾秒裡作出反地心吸力的行為，可以到以下網站看看｡ 簡單來說，陀螺自轉時的扭矩及地心吸力引至的扭矩，會引至陀螺產生Precession動作，若這動作能自由地運動，陀螺就可平衡了｡http://www.tpub.com/neets/book15/63a.htm

搖控復位的玩具槍靶

玩玩具槍時常用紙杯作槍靶用，基本上沒甚麼問題，只是每次打中後就要去重新放好，確是有點麻煩。在Youtube看到外国人玩真槍時用到一些復位的裝置，結構簡單好用，於是動手用Lego Technic 砌了一個出來。以下就是完成品的示範，當那六條Beam(靶)被打中後，向復位用的桿(裝了卡紙使它比較容易打中)射一槍就可把所有Beam復位了。如果有幾十粒子彈就可以全部射完前都不用走來走去來放靶。

我們用的玩具槍是用這種發泡膠子彈的，火力太大的(例如氣槍)或子彈很硬的(例如BB彈)就不建議了，塑膠造的LEGO會被打爛的。

槍靶主要是一條Technic Beam構成，支點不是在正中而是偏了的，因此長的一方就因為重些而平時向下，短的一方就向上作槍靶用。

當被打中時，子彈的衝力會把短的一方向下轉，長的一方就轉上來。正因為長了一些，轉上來後就被架在復位的Axle上。長短的比例會受到子彈力度及Beam會否反彈影響，子彈力度受到玩具槍類型及距離影響，這些都須要自己試試了。

當所有靶被射中後，全部都會架在復位的Axle上，此時向復位用的桿射一槍，復位機構就會把所有Beam的長端轉回下去，短的一方就回復向上，達至復位的作用。

這個設計裝了6個靶，能裝多少取決於玩具槍發射的子彈有多大力，因為越多靶就需要越大力來推動復位機構的。玩具槍的子彈力度有限，因此所有活動的部份都要檢查有沒有阻力，而且設計要簡單及盡量減輕重量。

因復位Axle會被靶的長端向外推，所以加了這短Beam使它未用前稍為轉向內，避免用起來時整個Beam都推了出去：

復位機構用的Technic件：

其它部份如機架只要够穩就可以了，我用了LEGO底板來加強穩定性，也方便裝設。

使用後發覺復位機構的這部份可把它移開一點，或加一些東西把它蓋着，避免射靶時誤中了觸發復位動作。

六輪上梯級車

突然想到裝一部能上梯級的車，在Youtube看到不少用履帶或三個輪品字型的設計，我不打算重複那些方法了｡這車的概念如下：

1.車身由前後兩部份組成

2.用車輪(六個)

3.可把重心轉移

先看看完成後的樣子：

車輪
參考上圖：最右邊的車輪是前輪，沒有任何動力的｡中輪及後輪可隨選擇供給動力，使車向前行｡

車身
前車身跟後車身在中輪處可成一角度，以便爬上梯級。

馬達
在前車身的馬達是用來把電池擺前擺後，從而改變前車身的重心｡電池是又大又重的麻煩的東西，可是今次反而可用作重心偏移的作用。

後車身有兩個馬達，下面那個是用來推動中輪或後輪｡上面那個馬達是用來推動連杆改變前車身跟後車身的角度

齒輪
擺動電池(改變重心)跟改變前後車身角度所需的力度較大，因此用了1:40的齒輪比例，盡量放大馬達的扭力。

用來選擇前或後輪推動的齒輪組是參照五十川芳仁大師的參考書其中一種設計來做的。原理是這樣：

• Worm gear 穿在 axle 上
• Worm gear 下面有兩個小齒輪
• 當馬達向一個方向轉時，因為 worm gear 可自由在axle 上移動， 小齒輪的阻力會迫使worm gear 向前移動｡當它移到盡頭時無法再走，就只好推動前面的小齒轉動｡

當馬達以反方向轉時，worm gear 向後移，到盡頭時推動後小齒輪。

就是這樣靠馬達轉動的方向把動力傳到前或後齒輪，從而再傳到前後輪｡

如何爬梯級
開始爬梯級時，前輪會被昇起｡為了保証是前輪而不是後輪被拉起，就得先把電池移到中輪上，減輕前車身的重量(或力矩)，使後車身相對較重｡

前輪昇起後，車就以後輪帶動向前行，直至前輪在梯級上｡

然後把電池移到約前輪上六，再使中輪昇起｡

中輪昇起後，以後輪推動向前行，直至中輪站在梯級上｡

因馬達的扭力有限，為了使後輪昇起，就先把電池移至約中輪處，再把前輪昇起，然後把電池移回約前輪上，再把前輪降低。這重心移動就把後輪昇起。

後輪昇起後，以中輪帶動向前走，直至後輪着地｡此後就要改回後輪推動才可向前走｡

梯級爬到了，但是車的整體長度大於－般的梯級，需要大改設(例如把馬達垂直裝)把整體長度控制在一尺以下才可在真正的梯級上試｡

另一個要改良的地方是電池的移動。原本想用rack and pinion 的形式，可是手上配件不够，只好用這擺來擺去的方法｡