Erstellen eines V5-Antriebsstrangs

Ein Antriebsstrang verleiht einem Roboter durch die Verwendung von Rädern, Panzerketten oder auf andere Weise Mobilität. Ein Antriebsstrang wird manchmal als Antriebsbasis bezeichnet. Zu den ersten Überlegungen bei der Entwicklung eines Roboters gehört die Entscheidung, welche Art von Antriebsstrang verwendet werden soll. Clawbot-Antriebsstränge sind für den Anfang gut geeignet, aber zusätzliche Antriebsstrangdesigns können dem Roboter viel mehr Funktionalität verleihen, wie etwa die Fähigkeit, sich neben Drehungen und Vorwärts- und Rückwärtsbewegungen auch seitwärts zu bewegen. Diese Art der Bewegung wird omnidirektional genannt. Antriebsstränge müssen möglicherweise auch Hindernisse überwinden oder seitlichen Stößen durch einen anderen Roboter standhalten. Roboter, die für einen Wettkampf konzipiert werden, können sich durch die Wahl eines Antriebsstrangs, der zu ihrer Spielstrategie passt, einen Wettbewerbsvorteil verschaffen.

Bei der Auswahl eines Antriebsstrangs für einen Wettkampfroboter sind folgende Aspekte zu berücksichtigen:

• Gibt es auf dem Spielfeld Hindernisse, die überfahren oder überklettert werden müssen? Ketten oder Räder mit größerem Durchmesser können beim Überwinden von Hindernissen hilfreich sein.
• Welchem Schutz ist der Antriebsstrang ausgesetzt? Bei manchen Spielen gibt es eine Barriere, die die Gegner trennt, und ein Abwehrantrieb, der nicht so leicht zur Seite geschoben werden kann, ist nicht so wichtig.
• Welchen Vorteil bringt es, wenn der Antriebsstrang omnidirektional ist?
• Soll der Antriebsstrang mehrere/schwere Spielsteine antreiben oder muss er schnell sein? Die maximale Geschwindigkeit oder das maximale Drehmoment eines Antriebsstrangs können durch Wechsel zu einem anderen Übersetzungsverhältnis, durch Austauschen der V5 Smart Motor Gear Cartridges und/oder durch Ändern des Raddurchmessers angepasst werden.
• Wie hoch und wie weit wird das Roboterdesign reichen können? Roboter, die hoch und/oder weit greifen, profitieren von einem größeren Antriebsstrang-Footprint und einem niedrigeren Schwerpunkt. Räder mit kleinem Durchmesser können in beiden Fällen hilfreich sein.
• Wie viele Motoren werden für andere Funktionen als den Antriebsstrang benötigt? Einige Wettbewerbsregeln begrenzen die Anzahl der Motoren eines Roboters.

Diese Überlegungen sind einige, jedoch nicht alle Beispiele für die Analysearten, die bei der Auswahl eines Antriebsstrangs für einen Wettkampfroboter verwendet werden sollten. 

Beschreibungen einiger Antriebsarten

Standardantrieb

Der Standard-Antriebsstrang wird auch als Kompaktlader-Antrieb bezeichnet und ist einer der am häufigsten vorkommenden Antriebsstrangtypen. Der Standardantriebsstrang kann von zwei Motoren angetrieben werden und diese Motoren können zum direkten Antrieb der Antriebsräder verwendet werden oder Teil eines Getriebestrangs sein, der mehrere Antriebsräder haben kann. Der Antriebsstrang kann auch über mehrere Motoren und mehrere Räder verfügen. Diese Varianten werden manchmal als Allradantrieb, Sechsradantrieb usw. bezeichnet. Dieser Antriebsstrang kann eine Vielzahl von VEX-Rädern verwenden. Allerdings fehlt ihm die Fähigkeit zur Omnidirektionalisierung.

Die Grafik oben zeigt einen Standardantriebsstrang, der von zwei Motoren angetrieben wird. Sie können die Grafik drehen und vergrößern bzw. verkleinern, um jeden Winkel des Zweimotorenantriebsstrangs anzuzeigen. Wählen Sie die Teile aus, um den Namen jeder Komponente anzuzeigen. 

Die Grafik oben zeigt einen Standardantriebsstrang, der von vier Motoren angetrieben wird. Der Einsatz von vier Motoren sorgt für zusätzliche Leistung und damit für höhere Geschwindigkeit, mehr Drehmoment sowie verbesserte Traktion und Stabilität. Sie können die Grafik drehen und vergrößern bzw. verkleinern, um jeden Winkel des Zweimotorenantriebsstrangs anzuzeigen. Wählen Sie die Teile aus, um den Namen jeder Komponente anzuzeigen. 

 

H-Laufwerk

Der H Drive verwendet drei oder fünf Motoren mit vier omnidirektionalen Rädern und einem fünften omnidirektionalen Rad, das senkrecht zwischen den anderen Rädern des Antriebsstrangs angeordnet ist. Die Anordnung der Räder ermöglicht diesem Antrieb eine Omnidirektionalität. Der H-Antrieb kann die 2,75-Zoll-Allrichtungsräder, die 3,25-Zoll-Allrichtungsräder oder die 4-Zoll-Allrichtungsräder nutzen. Allerdings kann dieser Antriebstyp aufgrund der Rollen an den omnidirektionalen Rädern von einem anderen Roboter seitlich geschoben werden. Das fünfte mittlere Rad kann auch an einem Hindernis hängen bleiben, wenn der Roboter versucht, darüber zu rollen.

Mecanum

Das Mecanum Drivetrain Design verwendet Mecanum-Räder. Diese Räder haben abgewinkelte Rollen, die ihnen eine Allrichtung ermöglichen. Wenn sich die Räder dieses Antriebsstrangs gegenläufig drehen, bewirkt die Ausrichtung der Rollen, dass sich der Antriebsstrang seitwärts bewegt. Allerdings erfordern die abgewinkelten Rollen zum Antrieb der Räder ein höheres Drehmoment von den Motoren und der Antriebsstrang erfordert für seine Bewegung einen komplexeren Programmiercode als der Standardantrieb.

Holonom

Der Holonome Antriebsstrang ist omnidirektional. Dieses Design kann entweder mit drei omnidirektionalen Rädern und drei Motoren oder mit vier omnidirektionalen Rädern und vier Motoren zusammengebaut werden. Diese holonomen Antriebsstränge können entweder mit den omnidirektionalen 2,75-Zoll-Rädern, den omnidirektionalen 3,25-Zoll-Rädern oder den omnidirektionalen 4-Zoll-Rädern konstruiert werden. Bei der Version mit drei omnidirektionalen Rädern und drei Antriebsmotoren ist der Winkel der Räder 120^{. Die Version mit vier omnidirektionalen Rädern und vier Motoren kann zusammengebaut werden, indem entweder die Räder an jeder Ecke angewinkelt werden (manchmal auch als X-Antrieb bezeichnet, ein Beispiel ist unten dargestellt) oder indem die Antriebsräder in der Mitte jeder Seite der Antriebsbasis platziert werden. Diese holonomen Antriebsstränge erfordern für ihre Bewegung einen komplexeren Programmiercode als der Standardantrieb. Der 3-Rad-Antrieb ist nicht so stabil wie der 4-Rad-Antrieb.}

Raupenantrieb

Der Track Drive ist eine weitere Variante des Standard-Antriebsstrangs und verwendet anstelle von Rädern das Tank Tread Kit. Es kann problemlos über Hindernisse hinwegfahren. Allerdings verfügt der Panzerantrieb nicht über die Fähigkeit, omnidirektional zu sein. Das serienmäßige Tank Tread Kit bietet keine besonders gute Traktion. Die Traktion kann durch die Einbeziehung einiger Tank Tread Traction Links aus dem Tank Tread Upgrade Kit in die Kettenkette verbessert werden. Neben den Antriebskettenrädern, die im Tank Tread Kit enthalten sind, können auch die High Strength Sprockets als Antriebskettenräder verwendet werden.

Einige Konstruktionsfehler, die bei der Montage von Antriebssträngen vermieden werden sollten

Standardantrieb

Ein Konstruktionsfehler, der beim Standardantrieb gemacht werden kann, besteht darin, alle Räder mit der gleichen Übersetzung anzutreiben und Räder mit unterschiedlichen Durchmessern zu verwenden. Aufgrund des unterschiedlichen Umfangs der Räder führt dieser Konstruktionsfehler dazu, dass die größeren Räder versuchen, den Roboter schneller vorwärts zu ziehen, als die kleineren Räder rollen können.

H-Laufwerk

Ein Konstruktionsfehler, der beim H-Antrieb gemacht werden kann, besteht darin, dass sich das fünfte mittlere Rad auf einer anderen Ebene befindet als die anderen vier Räder. Dies kann passieren, wenn eine der Antriebswellen des Antriebsstrangs nicht den gleichen Abstand zum Boden hat wie die anderen. Wenn dieser Konstruktionsfehler auftritt, hebt entweder das mittlere Rad oder die Antriebsräder das andere vom Boden ab.

Mecanum

Holonom

Ein Konstruktionsfehler, der bei holonomen Antriebssträngen gemacht werden kann, ist, dass die Antriebswellen nur über einen Auflagepunkt verfügen. Durch diesen Konstruktionsfehler kann die Antriebswelle auf und ab schwenken, was die Drehung der Antriebswelle im Lager erschwert.

Raupenantrieb

Ein Konstruktionsfehler, der beim Kettenantrieb gemacht werden kann, ist der Antrieb der Panzerkette mit einem Kettenrad in der Kettenmitte. Dieser Konstruktionsfehler führt dazu, dass das Antriebskettenrad auf den Kettengliedern springt. Die Antriebskettenräder sollten eine Tankkettenumwicklung von mindestens 120 aufweisen.

Vergleich einiger Antriebsarten

Sicherheitsrisiko:

Engpässe Bewegen Sie Räder, Kettenräder und Zahnräder langsam, um sicherzustellen, dass sich keine Drähte, Schläuche, elastischen Materialien oder Teile darin befinden, die durch die Bewegung erfasst werden könnten, bevor Sie den Roboter einschalten.

Strukturmetall und Hardware können unter https://www.vexrobotics.com/vexedr/products/structureerworben werden.

Räder und andere Bewegungshardware können unter https://www.vexrobotics.com/vexedr/products/motionerworben werden.