Первая в мире шагающая машина, экспонировавшаяся на Всемирной выставке в Париже в 1878 году.
Музеи и архивы
Механизм хранится в Политехническом музее (г. Москва); отдел Автоматики; ПМ № 19472.
Две деревянные черновые модели стопоходящей машины с пометками П. Л. Чебышева хранятся в Музее истории физики и математики Санкт-Петербургского университета.
Выставки
Всемирная выставка в Париже, 1878 г.
Оригинальные статьи П. Л. Чебышева
О преобразовании вращательного движения в движение по некоторым линиям при помощи сочленённых систем / По кн.: Полное собрание сочинений П. Л. Чебышева. Том IV. Теория механизмов. — М.—Л.: Изд-во АН СССР. 1948. С. 161–166.
Исследования
И. И. Артоболевский, Н. И. Левитский. Механизмы П. Л. Чебышева / В кн.: Научное наследие П. Л. Чебышева. Вып. II. Теория механизмов. — М.—Л.: Изд-во АН СССР. 1945. С. 52–54.
И. И. Артоболевский, Н. И. Левитский. Модели механизмов П. Л. Чебышева / В кн.: Полное собрание сочинений П. Л. Чебышева. Том IV. Теория механизмов. — М.—Л.: Изд-во АН СССР. 1948. С. 227–228.
Другие материалы
Стопоходящая машина, железная модель
Ходящая машина профессора П. Л. Чебышева // Всемирная иллюстрация. 1886. № 889. С. 100.
Письмо директора Conservatoire national des arts et métiers П. Л. Чебышеву от 9 февраля 1889 г. (о передаче в CNAM гравюры стопоходящей машины; фр.; Архив РАН, фонд 505, опись 1, № 107).
Гравюра с изображением стопоходящей машины, хранящаяся в Musée des arts et métiers du Conservatoire national des arts et métiers (Париж, Франция); CNAM № 10475-0000.
Инвентарная книга Кабинета практической механики Санкт-Петербургского университета (1865—1928).
Описание
Со времён изобретения Джеймсом Уаттом паровой машины стояла задача построения шарнирного механизма, переводящего движение по окружности в прямолинейное движение.
Великий русский математик Пафнутий Львович Чебышев не смог точно решить изначальную задачу, однако, исследуя её, разработал теорию приближения функций и теорию синтеза механизмов. Используя последнюю, он подобрал размеры лямбда-механизма так, чтобы… Но об этом чуть ниже.
Два неподвижных красных шарнира, три звена имеют одинаковую длину. Из-за своего вида, похожего на греческую букву лямбда, этот механизм и получил своё название. Незакреплённый серый шарнир маленького ведущего звена вращается по окружности, при этом ведомый синий шарнир описывает траекторию, похожую на профиль шляпки белого гриба.
Расставим на окружности, по которой равномерно вращается ведущий шарнир, метки через равные промежутки времени и соответствующие им метки на траектории свободного шарнира.
Нижнему краю «шляпки» соответствует ровно половина времени движения ведущего звена по окружности. При этом нижняя часть синей траектории очень мало отличается от движения строго по прямой (уклонение от прямой на этом участке составляет доли процента от длины короткого ведущего звена).
На что же ещё, кроме шляпки гриба, похожа синяя траектория? Пафнутий Львович увидел сходство с траекторией движения копыта лошади!
Приделаем к лямбда-механизму «ногу» со стопой. Прикрепим к тем же неподвижным осям в противоположной фазе ещё одну такую же. Для устойчивости добавим зеркальную копию уже построенной двуногой части механизма. Дополнительными звеньями согласовывают их фазы вращения, а общей платформой соединяются оси механизма. Мы получили, как говорят в механике, кинематическую схему первого в мире шагающего механизма.
Пафнутий Львович Чебышев, будучи профессором Санкт-Петербургского университета, большую часть своего жалования тратил на изготовление придуманных механизмов. Он воплотил описанный механизм «в дереве и железе» и назвал его «Стопоходящая машина». Этот первый в мире шагающий механизм, изобретённый российским математиком, получил всеобщее одобрение на Всемирной выставке в Париже 1878 года.
Благодаря Политехническому музею г. Москвы, сохранившему чебышевский оригинал и предоставившему возможность «Математическим этюдам» обмерить его, у нас есть возможность увидеть в движении точную 3D-модель стопоходящей машины Пафнутия Львовича Чебышева.
Модель механизма
Геометрическая модель, созданная проектом «Математические этюды».
Все механизмы
