تعتبر الخصائص الهوائية وسيلة فعالة جدًا لإنشاء حركة خطية. تعتبر الأسطوانات الهوائية فعالة جدًا في تنشيط المخالب، ونقل التروس بين أنظمة التروس، والعديد من التطبيقات الأخرى. بالإضافة إلى ذلك، يضيف علم الهواء المضغوط مصدرًا آخر للطاقة إلى الروبوت الخاص بك، وهو أمر ممتع جدًا للعمل معه، وسيوفر المعرفة بأنظمة الهواء المستخدمة على نطاق واسع في الصناعة.
عند تنشيط الأسطوانات الهوائية، تكون إما ممتدة بالكامل أو منسحبة بالكامل.
ملاحظة : يجب على فرق مسابقة الروبوتات VEX (VRC/VEX UVEX AI) التي تخطط لاستخدام الأنظمة الهوائية أن تقرأ بعناية قواعد الروبوت فيما يتعلق بالأنظمة الهوائية في دليل اللعبة .
كيف تعمل الأنظمة الهوائية
تعمل الخصائص الهوائية باستخدام ضغط الهواء. يمكن إنشاء ذلك باستخدام شيء بسيط مثل مضخة إطار الدراجة.
يستخدم النظام الهوائي الأساسي خزان تخزين يمكن من خلاله ضخ ضغط الهواء باستخدام مضخة الدراجة، وأنابيب هوائية لتوصيل الأجهزة، وصمام للتحكم في تحرير الضغط، وأسطوانة هوائية.
تعمل الأسطوانة الهوائية مزدوجة الفعل عندما يقوم صمام بإطلاق ضغط الهواء إلى قاع الأسطوانة. يدفع ضغط الهواء مساحة سطح المكبس الداخلي، مما يدفع المكبس وقضيب المكبس إلى الخروج من الأسطوانة.
عندما يتحرك المكبس/قضيب المكبس للخارج، يتدفق هواء العادم إلى أعلى الأسطوانة
يمكن أيضًا ضبط الصمام لتحرير ضغط الهواء إلى الجزء العلوي من الأسطوانة. عندما يحدث هذا، يدفع ضغط الهواء المكبس وقضيب المكبس إلى داخل الأسطوانة.
عندما يتحرك المكبس/قضيب المكبس إلى الداخل، يتدفق هواء العادم إلى أسفل الأسطوانة.
تعمل أسطوانة الهواء المفردة في الغالب بنفس الطريقة، باستثناء أن الزنبرك يدفع المكبس/قضيب المكبس إلى الداخل. تحتوي أسطوانة التمثيل الواحدة على منفذ/تركيب واحد فقط لدخول الهواء وخروج الهواء.
لمزيد من المعلومات حول مجموعات الأدوات الهوائية المتوفرة لنظام V5، راجع المقالة اختيار مجموعة الأدوات الهوائية لنظام V5 من مكتبة VEX.
مكونات الهواء المضغوط
تخزين الهواء
يستخدم تخزين الهواء، لكل من الأسطوانات ذات الفعل المزدوج والأسطوانات ذات الفعل الواحد، نفس المكونات بشكل أساسي.
خزان الهواء - الخزان، 1-1/2 بوصة × 4 بوصة، مع منفذ 1/8 بوصة NPT & M5 - US14227-S0400
خزان الهواء هو المكان الذي يتم فيه تخزين الهواء للنظام الهوائي.
ملاحظة: يمكن إزالة الصواميل النهائية من الخزان لتقليل الوزن.
يحتوي الخزان على منفذين. واحد على كل نهاية. ستقبل هذه المنافذ الملولبة صمام مضخة إطارات Schrader أو تركيب الخزان.
يمكن ربط الخزان بالروبوت عن طريق لف 11” Zip Ties حول الخزان وقطعة هيكلية.
تركيب مضخة الإطارات (صمام مضخة إطارات Schrader) هو المكان الذي يتم فيه توصيل/فصل مضخة الهواء للضغط على النظام الهوائي.
يمكن لف طبقة واحدة من شريط التيفلون حول خيوط التركيب قبل ربطها في منفذ خزان الهواء. هذا سوف يساعد في صنع ختم محكم.
لمزيد من المعلومات حول إنشاء أختام محكمة الغلق، راجع المقالة منع تسرب الهواء في نظام VEX الهوائي من مكتبة VEX.
يمكن دفع قلب صمام مضخة الإطارات Schrader لتحرير الضغط من النظام.
تركيب الخزان هو المكان الذي يتم فيه إدخال الأنابيب الهوائية التي تغذي ضغط الهواء إلى الباقي في النظام.
تأتي خيوط التركيب مع مادة التيفلون المطبقة بالفعل لتقليل تسرب الهواء
تقبل جميع تركيبات الأنابيب الهوائية الأنبوب بمجرد إدخال الأنبوب في التركيب حتى يتوقف.
لتحرير الأنابيب، يجب دفع الطوق الخارجي نحو التركيب ومن ثم يمكن إزالة الأنابيب.
تركيب "T" - تركيب "T" للصمامات. سيسمح هذا التركيب "T" بتقسيم تغذية الهواء من أجل تغذية صمامين.
ملاحظة: يمكن أيضًا استخدام التركيب للتحكم في أسطوانتين مفردتين ذات قيمة واحدة.
منظم الضغط - منظم صغير مع تركيبات 4 مم يمكنه ضبط ضغط الهواء المتدفق في اتجاه مجرى النهر في النظام.
يتم ضبط الضغط عن طريق تدوير الجذع أو تحريكه للداخل أو للخارج.
مع تدوير الجذع إلى الخارج، سيكون ضغط الهواء في أعلى مستوياته. يحدد مقدار ضغط الهواء مقدار القوة التي ستطبقها الأسطوانة.
تأتي مجموعة الخصائص الهوائية المزدوجة المفعول مع مفتاح تشغيل/إيقاف - صمام الإصبع.
سيسمح لك ذلك بتشغيل الهواء للنظام وتحرير ضغط الهواء من النظام.
تأكد من أن الأسهم المنقوشة على الصمام تشير بعيدًا عن خزان الهواء وباتجاه النظام. وبعبارة أخرى، يجب أن يشير السهم في الاتجاه الذي سيتحرك فيه الهواء.
عندما يكون المقبض يتماشى مع الأنبوب، يتم تشغيل الهواء في النظام.
عندما يتم محاذاة المقبض بشكل دائم مع الأنابيب، يتم إيقاف الهواء ويحرر ضغط الهواء من أعلى النظام.
المراقبة الجوية
التحكم بالهواء المزدوج
الملف اللولبي، الأمامي، العكسي - 5/2 يتحكم صمام الملف اللولبي الفردي في تدفق الهواء للأسطوانات مزدوجة الفعل.
تركيبات للصمامات، يتم تثبيتها في المنافذ الموجودة على صمام الملف اللولبي.
احرص على عدم عبور التركيبات أثناء تثبيتها في المنفذ.
قم بربط أحد التركيبات في كل من المنفذ A والمنفذ B الموجود أعلى الصمام.
قم بربط أحد التركيبات في المنفذ المسمى P حيث سيتم تغذية ضغط الهواء إلى الصمام.
اترك المنفذين المسمى R مفتوحين للسماح بتحرير هواء العادم.
في الإعداد الافتراضي، سيقوم المنفذ A بتغذية المنفذ السفلي للأسطوانة مزدوجة التمثيل وسيقوم المنفذ B بتغذية المنفذ العلوي. سيؤدي هذا إلى بدء الأسطوانة مع سحب القضيب.
ومع ذلك، إذا كان هناك شرط حيث يكون من المفيد البدء بقضيب الأسطوانة الممتد، فيمكن تبديل المنفذين.
يمكن ربط صمامات الملف اللولبي بالروبوت باستخدام روابط مضغوطة. ملاحظة: لا تقم بتغطية منافذ عادم الملف اللولبي بالأربطة المضغوطة. إذا حدث هذا، فإن الاسطوانة لن تتحرك.
يوجد زر أزرق صغير أعلى الصمام يمكن الضغط عليه باستخدام أداة صغيرة مثل Star Drive Key أو القلم. سيؤدي الضغط على هذا الزر إلى فتح القيمة يدويًا لاختبار تدفق الهواء إلى الأسطوانة.
التحكم في الهواء بوظيفة واحدة
الملف اللولبي، تشغيل/إيقاف - يتحكم صمام الملف اللولبي 3/2 في الأسطوانات ذات التمثيل الفردي.
يتم تثبيت نفس النوع من تركيبات الصمامات في المنافذ الموجودة على صمام الملف اللولبي.
مرة أخرى، احرص على عدم عبور التركيبات أثناء تثبيتها في المنفذ.
قم بربط أحد التركيبات في المنفذ A الموجود أعلى الصمام.
قم بربط أحد التركيبات في المنفذ المسمى P حيث سيتم تغذية ضغط الهواء إلى الصمام. اترك المنفذ الذي يحمل علامة R مفتوحًا للسماح بتحرير هواء العادم.
سوف يقوم المنفذ A بتغذية المنفذ السفلي للأسطوانة المفردة.
يمكن ربط صمامات الملف اللولبي بالروبوت باستخدام روابط مضغوطة.
ملاحظة: لا تقم بتغطية منفذ عادم الملف اللولبي باستخدام الأربطة المضغوطة. إذا حدث هذا، فإن الاسطوانة لن تتحرك.
يوجد زر برتقالي صغير أعلى الصمام يمكن الضغط عليه باستخدام أداة صغيرة مثل Star Drive Key أو القلم. سيؤدي الضغط على هذا الزر إلى فتح القيمة يدويًا لاختبار تدفق الهواء إلى الأسطوانة.
يمكن التحكم في كل من الملف اللولبي ذي الفعل المزدوج والملف اللولبي ذي الفعل المفرد باستخدام جهاز إخراج رقمي ضمن مشروع VEXcode V5 مخصص.
لمزيد من المعلومات حول برمجة النيوماتيك، راجع المقالةالتحكم في النيوماتيك باستخدام الأزرار الموجودة على وحدة التحكم من مكتبة VEX.
اسطوانات هوائية
اسطوانة مزدوجة التمثيل
الأسطوانة، ثنائية الاتجاه - أسطوانة مزدوجة الفعل، قطر 10 مم، بها منفذ على كلا الطرفين.
يتم ربط القضيب بجوزين. يمكن استخدامها لربط محور قضيب الأسطوانة.
الجزء الأمامي من الأسطوانة ملولب ويمكن استخدامه كطريقة بديلة لتركيب الأسطوانة عن طريق حفر ثقب في قطعة من الهيكل، وإدخال الأسطوانة، ثم تثبيتها بصامولة الأسطوانة.
إذا لم يتم استخدام طريقة التثبيت هذه، فيمكن إزالة الجوز لتقليل وزن الروبوت الخاص بك.
مقياس التدفق - يمكن تثبيت مقياس الكوع M5 للتحكم في التدفق في المنفذ العلوي للأسطوانة.
يمكن لمقياس التدفق التحكم في تدفق الهواء عبر الأسطوانة والذي سيتحكم في سرعة تمديد قضيب الأسطوانة وتراجعه.
يمكن ضبط مقياس التدفق عن طريق تحويل الحلقة الداخلية لأعلى لزيادة التدفق أو لأسفل لتقليل التدفق. يمكن تدوير الحلقة باستخدام مفك براغي ذو شفرة.
تركيب الأسطوانات - يمكن ربط موصل ذكر M5 للأسطوانات في المنفذ السفلي للأسطوانة.
كما هو الحال مع جميع التركيبات، يجب توخي الحذر حتى لا يتم تقاطع التركيبات أثناء ربطها بالبراغي.
يمكن توصيل محور قضيب الأسطوانة بقضيب الأسطوانة عن طريق وضعه بين الصامولتين على الجزء الملولب من القضيب.
يمكن توصيل حامل الأسطوانة بالأسطوانة باستخدام برغي VEX مقاس 1 بوصة #8-32 وجوز nylock.
يمكن تركيب حامل الأسطوانة على قطعة من هيكل الروبوت. يمكن ربط محور قضيب الأسطوانة بالمكون الذي سيتم تحريكه باستخدام برغي أو عمود.
ملاحظة: لا تقم بتركيب الأسطوانة بحيث يتم تطبيق قوة جانبية على قضيب الأسطوانة. إذا انثنى قضيب الأسطوانة، فلن تعمل الأسطوانة.
اسطوانة واحدة بالوكالة
الأسطوانة - أسطوانة إرجاع زنبركية أحادية التمثيل مقاس 10 مم لها منفذ في نهايتها.
يتم ربط القضيب بجوزين. يمكن استخدامها لربط محور قضيب الأسطوانة.
تركيب الأسطوانات - يمكن ربط موصل ذكر M5 للأسطوانات في المنفذ السفلي للأسطوانة.
يمكن توصيل قضيب الأسطوانة المحوري وحامل الأسطوانة بالأسطوانة المفردة بنفس الطريقة كما هو الحال بالنسبة للأسطوانة مزدوجة الفعل الموصوفة أعلاه.
يمكن تركيب حامل الأسطوانة على قطعة من هيكل الروبوت. يمكن ربط محور قضيب الأسطوانة بالمكون الذي سيتم تحريكه باستخدام برغي أو عمود.
ملاحظة: لا تقم بتركيب الأسطوانة بحيث يتم تطبيق قوة جانبية على قضيب الأسطوانة. إذا انثنى قضيب الأسطوانة، فلن تعمل الأسطوانة.
يتم استخدام الأنابيب الهوائية لربط جميع الأجهزة معًا.
يمكن قصه بالطول باستخدام مقص حاد.
نموذجان لتخطيطات علم الخصائص الهوائية
نموذج تخطيطي للأسطوانة ذات التمثيل المزدوج:
- سيتم ضخ الهواء من مضخة الدراجة إلى صمام شريدر الخاص بخزان الهواء.
- يتدفق الهواء المضغوط من التركيب الموجود على الطرف الآخر من الخزان إلى مفتاح التشغيل والإيقاف.
- من المفتاح سوف يقوم الهواء المضغوط بتغذية منظم الضغط.
- من منظم الضغط سوف يتدفق الهواء إلى صمام الملف اللولبي مزدوج الفعل.
- اعتمادًا على حالة صمام الملف اللولبي، سوف يتدفق الهواء إما خارج المنفذ B إلى الجزء العلوي من الأسطوانة أو سوف يتدفق الهواء خارج المنفذ A وإلى أسفل الأسطوانة ممتدًا قضيبها.
- سيتم التحكم في صمام الملف اللولبي بواسطة كابل تشغيل الملف اللولبي المتصل بمنفذ ثلاثي الأسلاك في V5 Robot Brain
نموذج لتخطيط الاسطوانة ذات التمثيل المفرد:
- سيتم ضخ الهواء من مضخة الدراجة إلى صمام شريدر الخاص بخزان الهواء.
- يتدفق الهواء المضغوط من التركيب الموجود على الطرف الآخر من الخزان إلى منظم الضغط.
- من منظم الضغط سوف يتدفق الهواء إلى صمام الملف اللولبي ذو الفعل الواحد.
- اعتمادًا على حالة صمام الملف اللولبي، إما أن يخرج الهواء من المنفذ A أو يتدفق الهواء من المنفذ A إلى الجزء السفلي من الأسطوانة ممتدًا قضيبها.
- سيتم التحكم في صمام الملف اللولبي بواسطة كابل تشغيل الملف اللولبي المتصل بمنفذ ثلاثي الأسلاك في V5 Robot Brain
حساب قوة الاسطوانات
يتم إعطاء معادلة حساب قوة الخرج لضغط معين على النحو التالي:
(مساحة المقطع العرضي للأسطوانة) × (ضغط الهواء الداخلي) = القوة
يبلغ تجويف أسطوانات VEX الهوائية 0.39 بوصة (10 ملم). ومن هذا يمكننا حساب مساحة المقطع العرضي للأسطوانة باستخدام معادلة مساحة الدائرة:
(القطر / 2)² × π = المساحة
بما أننا حصلنا على تجويف الأسطوانة (القطر الداخلي) ونعلم أن Pi ≈ 3.14، فيمكننا حساب المساحة على النحو التالي:
(0.39 بوصة / 2)² × 3.14 = 0.12 بوصة²
يمكننا الآن التعويض بهذا الرقم في المعادلة الأصلية وحساب قوة خرج الأسطوانة:
0.12 بوصة² × 100 رطل لكل بوصة مربعة = 12 رطلًا من القوة (عند 100 رطل لكل بوصة مربعة)
للحصول على إرشادات السلامة عند العمل باستخدام الأدوات الهوائية، راجع الاحتياطات وإرشادات السلامة عند العمل باستخدام روبوتات VEX V5.