يحتوي نظام VEX EDR على نوعين من التروس المحفزة، مجموعة التروس ومجموعة التروس عالية القوة (يرجى الاطلاع علىكيفية اختيار الترس المحفز). يمكن تجميع هذه التروس لتخصيص نقل الطاقة، أو زيادة عزم الدوران، أو زيادة السرعة. يمكن القيام بذلك عن طريق تجميع ترسين أو أكثر معًا على أعمدة القيادة بحيث تتداخل أسنان التروس. سوف يقوم المحرك بتشغيل عمود نقل الحركة لأحد التروس.
نسب التروس
تستخدم نسب التروس البسيطة ترسًا واحدًا فقط لكل عمود نقل حركة. يُطلق على الترس الذي يوفر الطاقة أو الإدخال اسم ترس القيادة ويُطلق على الترس الذي يتم تدويره أو المسؤول عن الإخراج اسم ترس القيادة يتم حساب نسبة التروس باستخدام الصيغة التالية:
شاهد الرسوم المتحركة أدناه للاطلاع على مثال لترس قيادة وترس قيادة من نفس الحجم، وفي هذه الحالة 60 سنًا لكل منهما.
نسبة التروس 1:1
نسبة التروس 1:1 تعني أن الترس المحرك يقوم بدورة واحدة لجعل الترس المحرك يكمل دورة واحدة. توفر نسبة التروس هذه الفوائد التالية:
- السرعة وعزم الدوران المتوازنان: نظرًا لأن النسبة بين ترس القيادة والترس المتحرك متساوية، فلا يوجد تغيير في السرعة أو عزم الدوران بين الترسين. يعد هذا التوازن مثاليًا للتطبيقات التي يكون فيها الأداء الأصلي للمحرك كافياً.
- نقل الطاقة المباشر: تضمن نسبة التروس هذه أن الطاقة التي يولدها المحرك تنتقل مباشرة إلى المكون المحرك دون أي خسارة.
- تصميم مبسط: تعمل نسبة التروس 1:1 على تبسيط التصميم الميكانيكي للروبوت، مما يجعل عملية التصميم والبناء أكثر بساطة.
- أداء يمكن التنبؤ به: نظرًا لأن سرعات الإدخال والإخراج متطابقة، فإن أداء الروبوت يكون أكثر قابلية للتنبؤ. يمكن أن يكون هذا مفيدًا للمهام التي تتطلب أداءً ثابتًا، أو حيث يكون توقيت المهمة أمرًا بالغ الأهمية.
يعرض التصميم ثلاثي الأبعاد أدناه مثالاً على نسبة تروس 1:1. تحتوي تروس القيادة والتروس المدفوعة على نفس عدد الأسنان (60T). يقوم المحرك بتدوير ترس القيادة 60T مرة واحدة لإكمال ترس القيادة 60T دورة واحدة.
نسبة التروس 5:1
نسبة التروس 5:1 تعني أن الترس المحرك يجب أن يقوم بخمس دورات لجعل الترس المحرك يكمل دورة واحدة. توفر نسبة التروس هذه الفوائد التالية:
- زيادة عزم الدوران: عزم الدوران هو القوة الدورانية التي يمكن للمحرك تطبيقها على مكونات الروبوت. من خلال زيادة عزم الدوران، يستطيع الروبوت التعامل مع الأحمال الثقيلة وأداء المهام التي تتطلب المزيد من القوة، مثل رفع الأشياء ودفعها. يحتوي ترس القيادة على أسنان أقل من الترس المدفوع، مما يتسبب في أن يكون ناتج عزم الدوران 5 مرات أكبر بينما يكون ناتج السرعة 1/5 فقط.
- سرعة منخفضة: مع زيادة عزم الدوران، تنخفض سرعة الترس المحرك. يعد تقليل السرعة مفيدًا للمهام التي تتطلب المزيد من التحكم والدقة.
- تحسين كفاءة المحرك: تسمح نسبة التروس الأعلى للمحرك بالعمل بكفاءة أكبر. يمكن لنسبة التروس هذه أن تقلل من التآكل في المحرك وتطيل عمره الافتراضي.
- التخصيص لمهام محددة: يمكن دمج نسبة التروس هذه مع نظام تروس أكبر مما يسمح بتخصيص خصائص أداء الروبوت.
شاهد الرسوم المتحركة والبناء ثلاثي الأبعاد أدناه لرؤية أمثلة على ترس أصغر بكثير يقود ترسًا أكبر بكثير، في هذه الحالة 12 سنًا و 60 سنًا.
نسبة التروس 1:5
زيادة السرعة (سرعة عالية) - مع هذا النوع من نسبة التروس، فإن الهدف هو زيادة السرعة من المحرك، مثل من المحرك إلى العجلة. يحتوي الترس المحرك على أسنان أكثر من الترس المتحرك. على سبيل المثال، إذا قام محرك بتدوير ترس 60T إلى ترس مدفوع 12T على عجلة، فعندما يدور ترس القيادة 60T مرة واحدة، يدور الترس المدفوع 12T خمس (5) مرات. يُعرف هذا بنسبة تروس 1:5. في هذه الحالة، يكون خرج السرعة 5/1 مرة، ومع ذلك، يكون خرج عزم الدوران 1/5.
شاهد الرسوم المتحركة والبناء ثلاثي الأبعاد أدناه لرؤية أمثلة على ترس أكبر بكثير يقود ترسًا أصغر بكثير، في هذه الحالة 60 سنًا و12 سنًا.
قطار التروس
يتكون قطار التروس من سلسلة من التروس التي تنقل الحركة والقوة من جزء واحد من الروبوت إلى آخر. تعمل مجموعات التروس على تعديل السرعة وعزم الدوران واتجاه الحركة الدورانية. تتكون سلاسل التروس من تروس ذات أسنان تتشابك مع بعضها البعض لنقل الحركة؛ وأعمدة تثبت التروس في مكانها وتمكنها من الدوران؛ وأطواق الأعمدة التي تساعد في تثبيت جميع المكونات في مكانها. تتضمن وظائف مجموعة التروس ما يلي:
- ضبط السرعة: تعمل مجموعات التروس على زيادة أو تقليل سرعة الدوران؛ حيث يعمل ترس القيادة الأصغر الذي يتشابك مع ترس مدفوع أكبر على تقليل السرعة ولكنه يزيد من عزم الدوران، بينما يعمل ترس القيادة الأكبر الذي يتشابك مع ترس مدفوع أصغر على زيادة السرعة ولكنه يقلل من عزم الدوران.
تُستخدم سلاسل التروس لتدوير العجلات غير المتصلة بمحرك، كما هو موضح في النموذجين ثلاثي الأبعاد أدناه.
ملاحظات خاصة
تعمل نسب أنظمة العجلة المسننة والسلسلة بنفس طريقة نسب التروس. تتمتع أنظمة العجلات المسننة والسلسلة بميزة إمكانية وضع العجلات المسننة على مسافات متعددة لأنها متصلة بسلسلة. ومع ذلك، فإن روابط السلسلة يمكن أن تنكسر بقوة أقل من القوة التي يمكن أن تنكسر بها الأسنان في ترس عالي القوة. سوف يكون من الضروري إصلاح أي نوع من الكسر حتى يعمل الروبوت بكامل طاقته.
يمكن وضع أي عدد من التروس بأي حجم بين ترس القيادة والترس المتحرك بنسبة تروس بسيطة، ولن يؤدي ذلك إلى تغيير نسبة التروس. على سبيل المثال، يقوم ترس 12T بدفع ترس 36T والذي يقوم بدوره بدفع ترس 60T، وتظل نسبة التروس 5:1، كما لو كان ترس 60T مدفوعًا مباشرة بواسطة ترس 12T.
سرعة
السرعة الدورانية هي مدى سرعة دوران شيء ما. عادة ما يتم قياسها بالدورات في الدقيقة، أو RPM. على سبيل المثال، قد يدور عمود محرك V5 الذكي بسرعة 100 دورة في الدقيقة، أو 100 دورة في الدقيقة. يمكن لنسبة التروس أن تغير سرعة دوران الخرج. في هذه المقالة، تمت كتابة نسبة التروس على النحو التالي: الترس المُدار : الترس المُقاد.
إذا تم استخدام نسبة تروس 1:5، فإن ترس القيادة ذو 60 سنًا يدير ترسًا مدفوعًا ذو 12 سنًا. لأن الترس المُدار أصغر حجماً، فإنه يدور أسرع بخمس مرات من عمود المحرك. إذا كان عمود المحرك يدور بسرعة 100 دورة في الدقيقة، فإن الترس المدفوع ذو 12 سنًا سيدور بسرعة 500 دورة في الدقيقة.
إذا تم استخدام نسبة تروس 5:1، فإن ترس القيادة ذو 12 سنًا يدير ترسًا مدفوعًا ذو 60 سنًا. لأن الترس المُدار أكبر حجماً، فإنه يدور بسرعة أبطأ بخمس مرات من عمود المحرك. إذا كان عمود المحرك يدور بسرعة 100 دورة في الدقيقة، فإن الترس المدفوع ذو 60 سنًا سيدور بسرعة 20 دورة في الدقيقة.
وهذا يساعد في تفسير سبب عدم كون نسبة التروس الأسرع هي الخيار الأفضل دائمًا. قد يبدو الروبوت الأسرع أفضل، ولكن إذا تحركت العجلات أو الذراع بسرعة كبيرة، فقد يصبح التحكم في الروبوت أكثر صعوبة. نسبة التروس الأبطأ تجعل الحركة أسهل في التحكم وأكثر دقة.
عزم الدوران
عزم الدوران هو قوة الالتواء التي تساعد على تدوير شيء ما، مثل العجلة أو الترس أو ذراع الروبوت. لا تستطيع المحركات إنتاج سوى مقدار معين من عزم الدوران. يمكن أن تؤدي نسبة التروس أيضًا إلى تغيير مقدار عزم الدوران الناتج.
إذا تم استخدام نسبة تروس 1:5، فإن ترس القيادة ذو 60 سنًا يدير ترسًا مدفوعًا ذو 12 سنًا. هذا يجعل الخرج يدور بشكل أسرع، ولكنه يقلل أيضًا من عزم الدوران الناتج إلى 1/5 من عزم دوران المحرك. على سبيل المثال، إذا كان المحرك ينتج عزم دوران مقداره 1 نيوتن متر، فسيكون عزم الدوران الناتج 0.2 نيوتن متر.
إذا تم استخدام نسبة تروس 5:1، فإن ترس القيادة ذو 12 سنًا يدير ترسًا مدفوعًا ذو 60 سنًا. هذا يجعل دوران الخرج أبطأ، ولكنه يزيد عزم الدوران الناتج إلى 5 أضعاف عزم دوران المحرك. على سبيل المثال، إذا كان المحرك ينتج عزم دوران مقداره 1 نيوتن متر، فسيكون عزم الدوران الناتج 5 نيوتن متر.
يُعد عزم الدوران سببًا آخر لعدم إمكانية استخدام أسرع نسبة تروس دائمًا. إذا تم تصميم الروبوت لزيادة السرعة، فسيكون لديه عزم دوران أقل. هذا يعني أن الروبوت قد لا يتمكن من الدفع بشكل جيد، أو رفع ذراعه، أو حتى التحرك بالطريقة التي تريدها. على سبيل المثال، قد يكون الروبوت ذو عزم الدوران الأكبر أفضل في دفع روبوت آخر. قد يحتاج ذراع الروبوت أيضًا إلى عزم دوران أكبر لرفع عناصر اللعبة أو لتحريك وزنه الخاص. في تلك الحالات، تكون نسبة التروس التي تزيد من عزم الدوران هي الخيار الأفضل.
يمكن قياس سرعة وعزم دوران المحرك الذكي V5 باستخدام لوحة معلومات المحرك
حقيقة الروبوت
لحسن الحظ، فإن نسب التروس المستخدمة مع تعليمات البناء لتجميع V5 ClawBot كافية لبدء تصميم الروبوتات المخصصة. تعمل العديد من أنظمة نقل الحركة بشكل جيد عن طريق تشغيل أعمدة العجلات أو عجلات الجنزير مباشرة باستخدام المحرك الذكي V5 مع خرطوشة التروس V5 الخضراء بسرعة 200 دورة في الدقيقة. ومع ذلك، إذا كانت هناك حاجة إلى وضع هيكل في التصميم مثل برج أو مدخل قطعة لعبة حيث يوجد محرك، فيمكن استخدام نقل الطاقة باستخدام العجلات المسننة والسلسلة أو التروس كما هو موضح أعلاه. بالنسبة لمعظم الأذرع، فإن زيادة نسبة عزم الدوران 7:1 الموضحة أعلاه كافية عن طريق تشغيل ترس 12T بمحرك 200 دورة في الدقيقة وربط ترس مدفوع 84T بالذراع. مع تزايد أهمية الميزة التنافسية، أصبح العثور على التوازن المثالي بين السرعة وعزم الدوران أكثر أهمية. يمكن تحقيق ذلك باستخدام محرك V5 الذكي مع إحدى خراطيش التروس V5 الثلاثة المتوفرة (الأحمر: 100 دورة في الدقيقة، الأخضر: 200 دورة في الدقيقة، الأزرق: 600 دورة في الدقيقة) وإذا لزم الأمر، الجمع بين المحرك ونسبة تروس لزيادة عزم الدوران أو نسبة تروس لزيادة السرعة.
يمكن شراء التروس وغيرها أجهزة الحركة من متجر Robotics.