Cơ Cấu Đi Bộ Theo Jansen (Strandbeest)

Cơ cấu Theo Jansen (Jansen Linkage) là một cơ cấu thanh khớp phẳng 1 bậc tự do (1-DOF) được phát minh bởi nghệ sĩ kiêm kỹ sư Theo Jansen (1990) cho các cỗ máy sinh học Strandbeest. Cơ cấu này biến chuyển động tròn của tay quay $A$ quanh tâm $O$ thành bước đi ổn định với đáy quỹ đạo phẳng.

1. Sơ Đồ Khớp & 11 Kích Thước Tỷ Lệ Vàng

Cơ cấu gồm 2 điểm cố định trên khung ( $O$ và $B$ ), tay quay $A$ quay tròn quanh $O$ , và 5 khớp di động ( $C, D, E, F, G$ ):

Ký hiệu	Giá trị	Vai trò liên kết
$a, l$	$38.0,\ 7.8$	Tọa độ điểm tựa khung cố định $B(-a, -l)$ so với tâm quay $O(0, 0)$
$m$	$15.0$	Bán kính tay quay trục khuỷu ( $O \to A$ )
$j, k$	$50.0,\ 61.9$	Thanh dẫn động từ chốt quay $A$ tới đỉnh đùi $C$ và đầu gối $D$
$b, d, e$	$41.5,\ 40.1,\ 55.8$	Tam giác cứng đùi trên ( $B - C - E$ )
$c, f$	$39.3,\ 39.4$	Thanh giằng nối trung gian $B \to D$ và $E \to F$
$g, h, i$	$36.7,\ 65.7,\ 49.0$	Tam giác cứng cẳng và bàn chân ( $D - F - G$ )

\begin{align*} O &= (0, 0) \quad \text{(Cố định)} \\ B &= (-a, -l) \quad \text{(Cố định)} \\ A(\theta) &= (m \cos\theta, m \sin\theta) \quad \text{(Quay quanh } O \text{)} \end{align*}

Tọa độ các khớp còn lại ( $C, D, E, F, G$ ) được tính bằng nghiệm giao điểm của hai đường tròn:

C_1(P_1, r_1) \cap C_2(P_2, r_2) \implies P

2. Mô Phỏng Tương Tác 3D

Mô hình mặc định hiển thị 1 cặp chân đối xứng với các tầng độ sâu $Y$ phân tách rõ ràng. Bạn có thể lăn chuột để phóng to/thu nhỏ (Zoom in / Zoom out) và bật tính năng Cuộn sàn (Treadmill) để quan sát chuyển động bước đi.

3. Quỹ Đạo Bàn Chân $G(\theta)$

Đường cong khép kín màu đỏ của điểm bàn chân $G(\theta)$ thể hiện hai giai đoạn rõ rệt:

Pha tiếp đất (Stance Phase): Phần đáy phẳng giúp thân máy giữ nguyên độ cao khi bước đi trên địa hình.
Pha nhấc chân (Swing Phase): Bàn chân co lên cao để vượt chướng ngại vật trước khi chạm đất cho chu kỳ tiếp theo.

Cơ Cấu Đi Bộ Theo Jansen (Strandbeest)

1. Sơ Đồ Khớp & 11 Kích Thước Tỷ Lệ Vàng

2. Mô Phỏng Tương Tác 3D

3. Quỹ Đạo Bàn Chân G(θ)G(\theta)G(θ)

3. Quỹ Đạo Bàn Chân $G(\theta)$