Марсоход с камерой: шестиколёсный ровер из WeDo 2.0

Мотор лежит вдоль корпуса, на чёрной пластине 2×16, и вал у него смотрит туда же, куда едет машина. А колёсам нужна ось поперёк. Вращение приходится развернуть на прямой угол.

Разворачивают его две конические шестерни. Маленькая чёрная сидит на короткой красной оси в валу мотора. Бежевая на 20 зубьев надета на поперечную ось, а сама ось крутится в отверстиях двух салатовых кирпичиков Technic и упирается в жёлтую полувтулку. Зубья у конических шестерён срезаны наискось: такая пара сцепляется под прямым углом.

Заодно эта пара делает вторую работу. Маленькая шестерня ведёт большую, значит поперечная ось крутится медленнее мотора и тянет сильнее. Марсоходу спешить некуда.

Точно так устроен задний мост заднеприводного автомобиля: карданный вал идёт вдоль кузова, оси колёс — поперёк, а соединяет их такая же пара конических шестерён, маленькая и большая.

Ровный пол колёсам прощает всё. На камнях колесо, прикрученное к корпусу намертво, рано или поздно повисает — и тяга с него пропадает.

В модели по два колеса на борт вынесены с корпуса на зелёный Г-образный рычаг. Рычаг держится на одной оси, которая выходит из борта, и проворачивается на ней: наехало одно колесо на камень — рычаг повернулся, второе прижалось к грунту.

По этой же оси в рычаг приходит и вращение. На оси внутри рычага сидит 8-зубая шестерня, она вертит 24-зубую на изломе рычага, а та — вторую 8-зубую, уже на оси колеса. Все три шестерни едут на рычаге, поэтому качание им не мешает: ведущая шестерня сидит ровно на той оси, вокруг которой рычаг качается, и от зубьев никуда не уезжает.

Посчитайте передачу: 8 → 24 → 8. Большая шестерня посередине не меняет ни скорости, ни силы. Она переносит вращение через промежуток и сохраняет направление — в механике такую называют паразитной, и вся её работа в том, чтобы дотянуться.

У марсоходов NASA подвеска устроена по той же логике и называется rocker-bogie. Пружин в ней нет ни одной: шесть колёс висят на рычагах и давят на грунт примерно одинаково. Bogie — это как раз двухколёсная качающаяся тележка. А борта связаны дифференциалом: поднялся один — второй пошёл вниз, и вес разложился на все шесть колёс.

В модели такой связи между бортами нет, каждая тележка качается сама по себе. Передняя пара колёс к тележкам не относится: каждое переднее колесо сидит на своей чёрной оси, выходящей из корпуса. Качается задняя четвёрка, по паре на борт.

Марсоходу надо смотреть и вдаль, и себе под колёса. Одна камера на одном креплении так не умеет, поэтому их две.

Мачта простая: серая ось на 7 модулей стоит в прозрачно-синем цилиндре, сверху две белые пластины и белый блок с круглыми отверстиями — камера. Мачта неподвижна: отверстие в цилиндре крестовое, ось в нём не проворачивается.

Рука устроена интереснее. Она стоит на поворотном круге 4×4, и развернуть её можно целиком, ничего не разбирая. Дальше чёрная ось-плечо, шаровой шарнир вместо локтя — шарик в прозрачно-синей обойме — и голубая голова-камера на конце. Моторов в ней нет. Разворачивают и сгибают руку пальцами.

У Curiosity камеры расставлены так же. Mastcam стоит на мачте примерно в двух метрах над грунтом — ровер высотой 2,2 метра, так что смотрит он с высоты человеческих глаз. Камера MAHLI сидит на турели в конце руки длиной 2,1 метра и снимает камень с расстояния в сантиметры. Мачта выбирает цель, рука к ней тянется.

Чего в модели нет — моторов в суставах. Настоящая рука ставит камеру в заданную точку сама, по команде с Земли; здесь эту работу делают ваши пальцы.

Семьдесят шагов пугают зря: тринадцать из них не приносят ни одной новой детали. На этих страницах готовый узел просто садится на корпус, а модель показана с другой стороны — так устроены шаги 7, 29, 30, 34, 35, 41, 42, 48, 49, 60, 61, 69 и 70.

Работа делится на четыре куска: корпус с мотором (шаги 1–25), два передних колеса (26–35), две тележки (36–49) и полезная нагрузка — мачта, хвост, рука (50–70).

Тележки зеркальные. Одну собирают шагами 36–40, вторую — 43–47; детали одни и те же, но вторая тележка собирается как отражение первой. Проверить просто: положите обе рядом — шестерни у них должны смотреть внутрь, к корпусу.

Шины двух размеров. Две толстые баллонные идут на передние колёса (шаги 27 и 32), четыре потоньше — на тележки. В коробке они кажутся одинаковыми, так что разложите их по кучкам заранее.

Набор эта модель вычерпывает почти дочиста: все шесть колёс, обе 24-зубые шестерни, все четыре 8-зубые, все четыре зубчатые рейки, обе оси на 7 модулей. Запасных не остаётся.

Кстати про рейки. Их четыре, и ни одна ни с чем не сцепляется: две лежат на блоках передних колёс (шаги 28 и 33), ещё две — на плече руки (шаг 64). Это обшивка. Шестерню к ним искать не надо.

Мотор один, и программа выходит короткая: направление, мощность и сколько крутить. Датчиков в модели нет — ни наклона, ни движения, — так что о камне под колесом марсоход не узнает. Он проедет ровно столько, сколько вы задали.

С планшета этой машиной можно рулить вживую: нажали — поехала, отпустили — встала. Задержки вы не заметите.

Настоящим марсоходом так не порулишь. Радиосигнал идёт до Марса от нескольких минут до двадцати с лишним в одну сторону, в среднем около четверти часа. Пока команда «стоп» долетит, ровер давно проехал это место. Поэтому ему присылают не команды, а план на сутки — маршрут и съёмку, — и дальше он разбирает дорогу собственными камерами.

С Луной вышло иначе: она близко. Сигнал добирается туда за 1,3 секунды, и «Луноход-2» вёл с Земли экипаж из пяти человек — с командного пункта в Крыму. Картинку им отдавали кадрами — от 3,2 до 21,1 секунды на кадр, смотря какой режим. Между кадрами водитель вёл машину вслепую.

Расстояние и решает, кто сидит за пультом: водитель или программист.