机械动态艺术装置

1. 收集的几种连杆机构：机器人行走背后的机械原理（一）

机器人概念已经红红火火好多年了，目前确实有不少公司已经研制出了性能非常优越的机器人产品，我们比较熟悉的可能就是之前波士顿动力的“大狗”和会空翻的机器人了，还有国产宇树科技的机器狗等，这些机器人动作那么敏捷，背后到底隐藏了什么高科技呢，控制技术太过复杂，一般不太容易了解，不过其中的机械原理倒是相对比较简单，大部分都是一些连杆机构。

连杆机构（Linkage Mechanism）

又称低副机构，是机械的组成部分中的一类，指由若干（两个以上）有确定相对运动的构件用低副（转动副或移动副）联接组成的机构。低副是面接触，耐磨损；加上转动副和移动副的接触表面是圆柱面和平面，制造简便，易于获得较高的制造精度。

由若干刚性构件用低副联接而成的机构称为连杆机构，其特征是有一作平面运动的构件，称为连杆，连杆机构又称为低副机构。其广泛应用于内燃机、搅拌机、输送机、椭圆仪、机械手爪、牛头刨床、开窗、车门、机器人、折叠伞等。

主要特征

连杆机构构件运动形式多样，如可实现转动、摆动、移动和平面或空间复杂运动，从而可用于实现已知运动规律和已知轨迹。

优点：

（1）采用低副：面接触、承载大、便于润滑、不易磨损，形状简单、易加工、容易获得较高的制造精度。

（2）改变杆的相对长度，从动件运动规律不同。

（3）两构件之间的接触是靠本身的几何封闭来维系的，它不像凸轮机构有时需利用弹簧等力封闭来保持接触。

（4）连杆曲线丰富，可满足不同要求。

缺点：

（1）构件和运动副多，累积误差大、运动精度低、效率低。

（2）产生动载荷（惯性力），且不易平衡，不适合高速。

（3）设计复杂，难以实现精确的轨迹。

网络的相关词条图片如下

下面我们就看看一般都有什么连杆机构适于用于行走（或者移动）的。

平面四杆机构是由四个刚性构件用低副链接组成的，各个运动构件均在同一平面内运动的机构。机构类型有曲柄摇杆机构、铰链四杆机构、双摇杆机构等。

1、曲柄摇杆机构（Crank rocker mechanism ）

曲柄摇杆机构是指具有一个曲柄和一个摇杆的铰链四杆机构。通常，曲柄为主动件且等速转动，而摇杆为从动件作变速往返摆动，连杆作平面复合运动。曲柄摇杆机构中也有用摇杆作为主动构件，摇杆的往复摆动转换成曲柄的转动。曲柄摇杆机构是四杆机构最基本的形式 。主要应用有：牛头刨床进给机构、雷达调整机构、缝纫机脚踏机构、复摆式颚式破碎机、钢材输送机等。

2、双曲柄机构（Double crank mechanism ）

具有两个曲柄的铰链四杆机构称为双曲柄机构。其特点是当主动曲柄连续等速转动时，从动曲柄一般做不等速转动。在双曲柄机构中，如果两对边构件长度相等且平行，则成为平行四边形机构。这种机构的传动特点是主动曲柄和从动曲柄均以相同的角速度转动，而连杆做平动。

双曲柄机构类型分类

【1】不等长双曲柄机构

说明：曲柄长度不等的双曲柄机构。

结构特点：无死点位置，有急回特性。

应用实例：惯性筛

【2】平行双曲柄机构

说明：连杆与机架的长度相等且两曲柄长度相等、曲柄转向相同的双曲柄机构。

结构特点：有2个死点位置，无急回特性。

应用实例：天平

【3】反向双曲柄机构

说明：连杆与机架的长度相等且两曲柄长度相等、曲柄转向相反的双曲柄机构。

结构特点：无死点位置，无急回特性。

运动特点：以长边为机架时，双曲柄的回转方向相反；以短边为机架时，双曲柄回转方向相同，两种情况下曲柄角速度均不等。

应用实例：汽车门启闭系统

3、铰链四杆机构（Hinge four-bar mechanism）

铰链是一种连接两个刚体，并允许它们之间能有相对转动的机械装置，比如门窗用的合页，就是一种常见的铰链。由铰链连接的四连杆就叫铰链四杆机构。所有运动副均为转动副的四杆机构称为铰链四杆机构，它是平面四杆机构的基本形式，其他四杆机构都可以看成是在它的基础上演化而来的。选定其中一个构件作为机架之後，直接与机架链接的构件称为连架杆，不直接与机架连接的构件称为连杆，能够做整周回转的构件被称作曲柄，只能在某一角度范围内往复摆动的构件称为摇杆。如果以转动副连接的两个构件可以做整周相对转动，则称之为整转副，反之称之为摆转副。

铰链四杆机构可以通过以下方法演化成衍生平面四杆机构。

（1）转动副演化成移动副。如引进滑块等构件。以这种方式构成的平面四杆机构有曲柄滑块机构、正弦机构等。

（2）选取不同构件作为机架。以这种方式构成的平面四杆机构有转动导杆机构、摆动导杆机构、移动导杆机构、曲柄摇块机构、正切机构等。

（3）变换构件的形态。

（4）扩大转动副的尺寸，演化成偏心轮机构 。

4、双摇杆机构（Double rocker mechanism）

双摇杆机构就是两连架杆均是摇杆的铰链四杆机构，称为双摇杆机构。 机构中两摇杆可以分别为主动件。当连杆与摇杆共线时，为机构的两个极限位置。双摇杆机构连杆上的转动副都是周转副，故连杆能相对于两连架杆作整周回转。

双摇杆机构的两连架杆都不能作整周转动。三个活动构件均做变速运动，只是用于速度很低的传动机构中 。双摇杆机构在机械中的应用也很广泛，手动冲孔机，就是双摇杆机构的应用实例，比如说吧飞机起落架，鹤式起重机和汽车前轮转向机构都是双摇杆机构。

判别方法

1.最长杆长度+最短杆长度 ≤ 其他两杆长度之和，连杆（机架的对杆）为最短杆时。

2. 如果最长杆长度+最短杆长度 >其他两杆长度之和，此时不论以何杆为机架，均为双摇杆机构。

5、连杆机构的理论应用

动力机的驱动轴一般整周转动，因此机构中被驱动的主动件应是绕机架作整周转动的曲柄在形成铰链四杆机构的运动链中，a、b、c、d既代表各杆长度又是各杆的符号。当满足最短杆和最长杆之和小于或等于其他两杆长度之和时，若将最短杆的邻杆固定其一，则最短杆即为曲柄。若铰链四杆机构中最短杆与最长杆长度之和小于或等于其余两杆长度之和，则

a、 取最短杆的邻杆为机架时，构成曲柄摇杆机构；

b、 取最短杆为机架时，构成双曲柄机构；

c、 取最短杆为连杆时，构成双摇杆机构；

若铰链四杆机构中最短杆与最长杆长度之和大于其余两杆长度之和，则无曲柄存在，不论以哪一杆为机架，只能构成双摇杆机构。

急回系数

在曲柄等速运动、从动件变速运动的连杆机构中，要求从动件能快速返回，以提高效率。即k称为急回系数。曲柄存在条件参考图 

压力角

如图中的曲柄摇杆机构，若不计运动副的摩擦力和构件的惯性力，则曲柄a通过连杆b作用于摇杆c上的力P，与其作用点B的速度vB之间的夹角α称为摇杆的压力角，压力角越大，P在vB方向的有效分力就越小，传动也越困难,压力角的余角γ称为传动角。在机构设计时应限制其最大压力角或最小传动角。

死点

在曲柄摇杆机构中，若以摇杆为主动件，则当曲柄和连杆处于一直线位置时，连杆传给曲柄的力不能产生使曲柄回转的力矩，以致机构不能起动，这个位置称为死点。机构在起动时应避开死点位置，而在运动过程中则常利用惯性来过渡死点。

6、平面四杆机构一些案例

切比雪夫连杆机构其实是和霍肯连杆机构是属于同一种形式的四连杆机构，其轨迹点都是在连杆两端谁在的直线上。霍肯连杆机构的轨迹点是在两端点连线的延伸线上，而切比雪夫连杆机构的轨迹点是在两端点连线的中间。如下：

切比雪夫连杆机构的动态演示

1、切比雪夫（1821~1894）

俄文原名Пафну́тий Льво́вич Чебышёв，俄罗斯数学家、力学家。切比雪夫在概率论、数学分析等领域有重要贡献。在力学方面，他主要从事这些数学问题的应用研究。他在一系列专论中对最佳近似函数进行了解析研究，并把成果用来研究机构理论。他首次解决了直动机构（将旋转运动转化成直线运动的机构）的理论计算方法，并由此创立了机构和机器的理论，提出了有关传动机械的结构公式。他还发明了约40余种机械,制造了有名的步行机（能精确模仿动物走路动作的机器）和计算器，切比雪夫关于机构的两篇著作是发表在1854年的《平行四边形机构的理论》和1869年的 《论平行四边形》。

理论联系实际是切比雪夫科学工作的一个鲜明特点。他自幼就对机械有浓厚的兴趣，在大学时曾选修过机械工程课。就在第一次出访西欧之前，他还担任着彼得堡大学应用知识系(准工程系)的讲师。这次出访归来不久，他就被选为科学院应用数学部主席，这个位置直到他去世后才由李雅普诺夫接任。应用函数逼近论的理论与算法于机器设计，切比雪夫得到了许多有用的结果，它们包括直动机的理论、连续运动变为脉冲运动的理论、最简平行四边形法则、绞链杠杆体系成为机械的条件、三绞链四环节连杆的运动定理、离心控制器原理等等。他还亲自设计与制造机器。据统计，他一生共设计了40余种机器和80余种这些机器的变种，其中有可以模仿动物行走的步行机，有可以自动变换船桨入水和出水角度的划船机，有可以度量大圆弧曲率并实际绘出大圆弧的曲线规，还有压力机、筛分机、选种机、自动椅和不同类型的手摇计算机。他的许多新发明曾在1878年的巴黎博览会和1893年的芝加哥博览会上展出，一些展品至今仍被保存在苏联科学院数学研究所、莫斯科历史博物馆和巴黎艺术学院里。

2、切比雪夫连杆机构经常被用于模拟机器人的行走

根据公式i=3n-2m

(n为活动构件数目，m为低副数目)

可得自由度i=1

3、切比雪夫连杆机构被广泛运用在机器人步态模拟上，从动图上也能看出，它的轨迹底部较为平稳，步态方式非常像四足动物，收腿动作有急回特性。根据下图WORKING MODEL仿真分析可得，在X轴上，也能看出它的急回特点。

4、嵌入汽缸的切比雪夫直线机构的运动

动图 

5、使用切比雪夫连杆机构的行走桌子

常见到有人遛狗溜猫，但你绝对没见过人溜桌子的，拜荷兰设计师Wouter Scheublin的脑洞所赐，荷兰人民倒是有幸见到过这一奇葩景象，有人推着一张桌子在路上行走，而有着八条腿的桌子就运动着自己的腿，走的蹭蹭蹭的，场景怪异中带着搞笑，让人印象深刻。那么桌子是怎么行走的呢？其实并没有用上什么高科技，它只是通过精细的机械传动机构动起来而已。设计师受到俄罗斯数学家切比雪夫的理论启发，并将它应用到桌子中，所以这张160斤重的桌子轻轻推拉就能走，而且走的异常平稳，不比轮子差。

每条桌腿与桌板之间，都采用精细的木质结构打造。当用手推动桌子时，给力的一方会使桌腿不断前进，通过力臂的摇摆和连接处木质结构，会把力传递到对面的桌腿使之向前移动，然后桌子就能满街跑了。

2. 世界装置艺术国外装置艺术作品欣赏

以“宇宙宣言”及空间艺术及繁复、精巧的装置艺术作品而闻名于世的他，经常在全世界举办展览。戴帆以艺术不断地触及我们文化的边界，正是这些边界和界限，标示出一种文化的性质。

3. 现代机械设计方法有哪些

机械设计的现代设计方法：
一、专业现代
由机械设计和计算机专业人员共同开发的计算机软件，能够反映和描述机械产品在实际工况下的各种损伤、失效和破坏的机理，可以定量分析和计算机械零件和机械的动态行为，并形成固定的设计程序，这就是专业的现代设计方法，如：振动分析和设计，摩擦学设计，热力学传热设计，强度、刚度设计，温度场分析等等。这些软件都是在传统的设计方法基础上，应用计算机技术开发出来的。例如：用Pro/M软件分析机械装置的动态特性，用ANSYS软件分析应力都是这方面很好的例子，为准确判断装置的可靠性和选择设计参数奠定了基础。
二、通用现代
为了满足机械产品性能的高要求，在机械设计中大量采用计算机技术进行辅助设计和系统分析，这就是通用的现代设计方法。常见的方法包括优化、有限元、可靠性、仿真、专家系统、CAD等。这些方法并不只是针对机械产品去研究，还有其自身的科学理论和方法。
1、优化设计
机械优化设计是最优化技术在机械设计领域的移植和应用，其基本思想是根据机械设计的理论，方法和标准规范等建立一反映工程设计问题和符合数学规划要求的数学模型，然后采用数学规划方法和计算机计算技术自动找出设计问题的最优方案。它是机械设计理论与优化数学、电子计算机相互结合而形成的一种现代设计方法。
2、仿真与虚拟设计
计算机仿真技术是以计算机为工具“建立实际或联想的系统模型”并在不同条件下对模型进行动态运行实验的一门综合性技术。而虚拟技术的本质是以计算机支持的仿真技术为前提，在产品设计阶段，实时地并行地模拟出产品开发全过程及其对产品设计的影响，预测产品性能、产品制造成本、产品的可制造性、产品的可维护性和可拆卸性等，从而提高产品设计的一次成功率。这种方法不但缩短产品开发周期，也实现了缩短产品开发与用户之间的距离。
3、有限元设计
这种方法是利用数学近似的方法对真实物理系统（几何和载荷工况）进行模拟。还利用简单而又相互作用的元素，即单元，就可以用有限数量的未知量去逼近无限未知量的真实系统。它不仅能用于工程中复杂的非线行问题、非稳态问题的求解，而且还可用于工程设计中进行复杂结构的静态和动力分析，并能准确地计算形状复杂零件的应力分布和变形，成为复杂零件强度和刚度计算的有力分析工具。
4、模糊设计
它是将模糊数学知识应用到机械设计中的一种设计方法。机械设计中就存在大量的模糊信息。如机械零部件设计中，零件的安全系数往往从保守观点出发，取较大值而不经济，但在其允许的范围内存在很大的模糊区间。机械产品的开发在各阶段常会遇到各种模糊问题，虽然这些问题的特点、性质及对计策的要求不尽相同，但所采取的模糊分析方法是相似的。它的最大特点是，可以将各因素对设计结果的影响进行全面定量地分析，得出综合的数量化指标，作为选择决断的依据。
机械设计是机械工程的重要组成部分，是机械生产的第一步，是决定机械性能的最主要的因素。机械设计的努力目标是：在各种限定的条件(如材料、加工能力、理论知识和计算手段等)下设计出最好的机械，即做出优化设计。优化设计需要综合地考虑许多要求，一般有：最好工作性能、最低制造成本、最小尺寸和重量、使用中最可靠性、最低消耗和最少环境污染。这些要求常是互相矛盾的，而且它们之间的相对重要性因机械种类和用途的不同而异。设计者的任务是按具体情况权衡轻重，统筹兼顾，使设计的机械有最优的综合技术经济效果。过去，设计的优化主要依靠设计者的知识、经验和远见。随着机械工程基础理论和价值工程、系统分析等新学科的发展，制造和使用的技术经济数据资料的积累,以及计算机的推广应用,优化逐渐舍弃主观判断而依靠科学计算。

4. 装置艺术运动风格特征有哪些

工艺美术运动的风格特征如下:
1、强调手工艺，反对机械化生产。
2、在装饰上反对矫揉造作的维多利亚风格和其他各种古典、传统的复兴风格。提倡哥特风格和其他中世纪风格，讲究简单、朴实，功能良好。
3、装饰上还推崇自然主义，东方装饰和东方艺术的特点。
4、主张设计的诚实，反对设计上的华而不实趋向。

5. 装置艺术是什么意思

以灯光装置艺术为例，它在夜景照明上的体现属于公共空间艺术的范畴，涵盖的形式多种多样，是指设计者在特定的空间范围内，在展示环境中的特定区域，运用各种灯光、彩光的发光效果及特殊材质对各种灯光的吸附。

反射的变化，以特定的展示主题元素为媒介，营造出更新颖、更具特色的灯光装置设计，白天与夜晚都具有一定艺术性、思想性、景观性。

艺术灯光装置是工业革命的产物，它的发展状况与科学技术的发展紧密相关，灯光自身的革新，或者灯光艺术装置创作中能运用到的新技术手段的出现，都能使灯光艺术装置的面貌耳目一新，给观者愉悦的视觉享受和艺术体验。

就是指的“装置艺术”，一般简称“装置”。
这是个概念很模糊的东西，是后现代艺术兴起之后的产物，说实话我虽然是搞艺术理论的，对这个只是有个笼统的概念，根据顾丞峰的《装置艺术》一书，大致可以给出这么些解释：
装置艺术属于非架上艺术，这点可以肯定的。艺术大致分架上和非架上，架上大概就是指的传统艺术类型，而“架上”这个词源也很绕脖子，在西方没有明确的词汇对应。非架上指的就是现代艺术以来出现的装置艺术、行为方式以及视像方式；
杜尚这个人对装置艺术的出现有决定性的作用，也是一个坐标点。他的《泉》，大概是第一件真正意义上的装置作品。从这意义上说，“装置”就是将现成品直接放入与它原本世界完全不同的语境之中，使其成为一种悖论和困惑。它往往具有某种符号性的价值，用实物材料去承担人造符号的意义负载和艺术指称。波伊斯是现当代知名的艺术家，他的不少作品就是典型的装置作品，你可以去了解一下
想说周全实在不容易，只会更混乱，就说这么多吧，希望没误导你。说通俗点，装置就是把一些日常用品经过某些艺术构思展示出来，或者制作一些构造物来表达一定的观念的艺术作品， 它或是现成品的，或是仿制现成品的，或是一种符号性的提炼，它是工业社会的产物，是对机械复制时代的一种抗争和戏谑。
我个人觉得它就是现代意义上的“社会雕塑”，或许只是我不理解它的真谛~

6. 无界畅想×冲破禁锢，请给艺术装置打个气

＂在它们被充气之前 ，我的100个凳子可以放在一个托盘上 ，如果它们都被充气了，那么它们可以装满一个集装箱。＂  — —Oskar Zieta

充气艺术作为完美的矛盾体，不只出现于孩童的玩具之中，其实还能套用于建筑、商场、艺术等领域，可以变成任何一种形态出现。

充气结构作为一种展现形式与其他众多技术相结合，其纯粹的趣味性诞生了许多令人难以置信的创作。

初见波兰设计师奥斯卡·齐塔（Oskar Zieta）的家具，很容易误会他是一个地道的“技术派”，硬朗的抛光不锈钢被他处理得薄如蝉翼，轻盈地弯曲和膨胀成各种抽象的几何形状。

作品设计的独特造型和美感离不开一项重要的技术——FiDU。

奥斯卡在瑞士理工大学攻读博士的研究期间发展了金属气压成型技术，也就是FiDU（Free Inner Pressure Deformation），这种技术能够在两片焊接在一起的钢片制成的2D模板之间注入强大的压缩空气射流，从而将它们转化为充气的3D立体形态。

利用激光切割出已经设计好的形状，然后通过焊接的方式将两片完全一样的金属片焊接在一起，这样就得到一个金属的封闭空间，接着充入气体，使其膨胀出特有的造型，再进行简单的折弯，最后进行着色，一件充气金属家具就做成了。

圆润平滑的钢材表面清晰映射出站在它面前的人们的脸，在表面处理上在抛光不锈钢上喷涂一种特殊的漆，改变了金属原本的质感，使色彩更加细腻，拥有一种更加特殊的反射效果，呈现出独特的未来感和雕塑感。

但即使在严密的参数设计和专业制造技术之下，仍然无法百分之百预知作品最后的形状，这意味着每件作品都是孤品，是技术与艺术的博弈。同时，不可控性也意味着意外和惊喜并存。

一件好的家具，应该既完成实用使命，也兼具装饰功能，更加注意什么样的设计是我们真正需要的、使我们舒适并感到愉悦。

就像伟大的设计师让‧普鲁夫（Jean Prouvé），它的家具游走在设计和艺术的边缘。随着时间的推移而获得价值，它们是具有功能性的家具，同时也具有纯粹的艺术感。

一说到管弦乐团，人们联想到的都是以各种乐器作为编制的多人乐团，优雅之余往往带着某种庄重的氛围，但你见过充气角色组成的乐队吗？

来自澳大利亚墨尔本的艺术设计团队ENESS是由艺术家、作家、音乐家、软件工程师、工业设计师和思想家组成的多学科创意团队，创作了既可以称为“乐队”，也可以称为一个互动装置，名叫《Airship Orchestra》（飞艇管弦乐队）。

ENESS创始人Nimrod Weis认为《Airship Orchestra》（飞艇管弦乐队）的这个装置是为寻求在公共空间中激发跨代的联系和乐趣而发明的。在这个装置中，通过闪烁的LED眼睛、有机形式和拟人化的角色实现了一个有趣的互动。

人们之所以会对充气玩具有着特殊迷恋，是因为充气本身特有的短暂性质，所以他用陶瓷的各种型态塑造出各种充气装置，搭配纺织图案，创造出抽象、经过简化的动植物群体。

这项技术能让游客沉浸在一个由一个角色“组成”的音景中，形成一个完整的合唱诗班，生成音景与光线同步，为参观者创造多感官体验。

一个带有运动传感器的全网络系统使16个充气角色能够对路人们做出反应，可爱的LED眼睛跟随着游客的移动而闪烁，为人们建构出各种幸福感受的装置艺术。

德国汽车品牌保时捷“梦想的艺术”在巴黎举行，邀请法国艺术家Cyril Lancelin创作了《记住你的梦想》(Remember your dream) 充气艺术装置， Cyril Lancelin采用了紫色为主色调，明度高雅的紫色显得浪漫高雅，营造出唯美的氛围。

这是一个巨大的户外公共艺术装置，由充气的紫色聚酯管状制成，这个巨大的单色充气装置将把观众包围在艺术家所说的“人造景观”中，《记住你的梦想》坐落在于巴黎时尚博物馆（Musée Galliera）旁，于2021年10月24日展览结束。

为创造这件高达7公尺的装置，Cyril Lancelin用3D计算机模块及虚拟实境眼镜来模拟观众角度的视觉体验。随着观者移动，所有的灯光、景色及阴影也会因而产生另类的动态之美，不同的角度还塑造了不一样的视觉。

大型装置的场地和观众之间，在一天中不同时间不同情绪之间建立了联系。“我希望公众从内部到外部浏览作品；必须花时间看到阳光穿过作品；必须被理解为研究色彩和光线的空间。公众必须创造自己的体验，”Lancelin说道。

在面对面的艺术体验和人际互动供不应求的时期之后，这些情绪有了新的力量，鼓励人们在动荡的时刻，持续相信自己的梦想。将装置艺术与充气的体验融合在一起，赋予艺术的力量来呈现新的碰撞也是每一个“大儿童”所期望实现的。

7. 装置艺术是什么

装置艺术是什么，或者补充一下灯光装置艺术是什么？艺术灯光装置在夜景照明上的体现属于公共空间艺术的范畴，涵盖的形式多种多样，是指设计者在特定的空间范围内，在展示环境中的特定区域，运用各种灯光、彩光的发光效果及特殊材质对各种灯光的吸附、反射的变化，以特定的展示主题元素为媒介，营造出更新颖、更具特色的灯光装置设计，白天与夜晚都具有一定艺术性、思想性、景观性。

艺术灯光装置是工业革命的产物，它的发展状况与科学技术的发展紧密相关，灯光自身的革新，或者灯光艺术装置创作中能运用到的新技术手段的出现，都能使灯光艺术装置的面貌耳目一新，给观者愉悦的视觉享受和艺术体验。