Es gibt verschiedene Möglichkeiten, wie Sie einen Roboterarm bauen können, um ihn zu Ihrem VEX IQ-Roboter hinzuzufügen. Ein Roboterarm ist ein Mechanismus oder eine Maschine, deren Bewegung ähnlich wie die eines menschlichen Arms funktioniert. Damit können Gegenstände aufgenommen, bewegt und transportiert werden. Roboterarme sind normalerweise an einem Turm am Fahrgestell befestigt und dienen zum Anheben eines weiteren Manipulators am Ende des Arms. Mithilfe der Arme kann der Roboter auch vom Boden abgehoben werden.
Normalerweise sind Motoren am Turm montiert und treiben ein Getriebe oder ein Ketten- und Kettenradsystem an, um den Arm zu bewegen. Die Arme können beim Heben auch mit Gummibändern unterstützt werden. VEX IQ-Roboterarme werden normalerweise aus Balken oder großen Balken zusammengesetzt. Bei den Armen kann es sich um einen einzelnen Satz zusammengesetzter Balken handeln, oder es können zwei Arme mit einer Spannweite dazwischen nebeneinander gepaart werden. Zur Verbindung der beiden Paare können Querträger aus Abstandshaltern oder Eckverbindern verwendet werden.
Unten finden Sie Beispiele verschiedener Waffen, die Sie mit einem VEX IQ Kit bauen können.
Schwinge
Ein einzelner Schwingarm ist wahrscheinlich der am einfachsten zu montierende Arm. Dies ist der Armtyp, der beim ClawBot IQ (1. Generation) Buildzu finden ist. Der Manipulator am Ende folgt dem Bogen der Schwingarmbewegung. Es ist möglich, dass eine Schwingarmkonstruktion über die Spitze des Turms führt und die andere Seite des Roboters erreicht.
Diese Bewegung könnte jedoch bei einer passiven Gabel, Schaufel oder Spielfigur, die waagerecht bleiben muss, ein Problem darstellen.
Verbindungsarme
Verbindungsarme sind Arme, die aus mehr als einer Schwenkstange bestehen, die Verbindungen zwischen einem Turm und einem Endturm herstellen.
- Die Gestänge sind typischerweise so aufgebaut, dass sie ein Parallelogramm bilden.
- Wenn zwischen den Parallelverbindungen dieser Stangen und Türme der gleiche Abstand besteht, bleiben sie beim Anheben der Arme parallel. Dadurch kann das, was der Arm anhebt, relativ gerade gehalten werden. Allerdings bewegt sich der Arm beim Anheben in einem leichten Bogen.
- Mit diesen Armen ist die Hebehöhe begrenzt, da die Barren irgendwann miteinander in Kontakt kommen.
Zu den Verbindungsarmen zählen: 4-Stab-, 6-Stab-, Kettenstab- und doppelte umgekehrte 4-Stab-Verbindung. Beispiele für diese Roboterarmvarianten finden Sie weiter unten.
4-Stab
Der 4-Bar-Arm ist aufgrund seiner einfachen Struktur aus zwei Sätzen paralleler Barren der am einfachsten zu montierende Arm. Seine Struktur erhöht außerdem seine Stabilität und ermöglicht dem Arm einen großen Bewegungsspielraum. Der 4-Stab-Arm besteht aus einer Turmverbindung, einem Satz paralleler Verbindungsarme und einer Endturm-/Manipulatorverbindung.
Ein Beispiel für den 4-Stab-Arm finden Sie beim ClawBot (2. Generation). Um den ClawBot zu bauen, können Sie den Schritten in der Grafik unten folgen oder sich die 2D-Bauanleitungansehen.
6-Stab
Der 6-Gelenk-Arm ist eine Verlängerung des 4-Gelenk-Arms. Dies wird durch die Verwendung einer längeren Oberstange und einer verlängerten Endstange am ersten Gestängesatz erreicht. Die längere Stange dient als untere Verbindung für den zweiten Verbindungssatz und die verlängerte Endstange dient als „Turm“ für die beiden oberen verbleibenden Verbindungen.
Ein 6-Stab-Arm kann normalerweise höher reichen als ein 4-Stab-Arm, er ragt beim Hochschwingen jedoch weiter aus und kann dazu führen, dass der Roboter umkippt, wenn der Radstand nicht groß genug ist.
Kettenschwert
Der Kettenschwertarm verwendet Kettenräder und eine Kette, um einen Verbindungsarm zu bilden. Durch den Turm führt ein abgedeckter Schacht. Am Turm und über der Kappe der Welle ist ein Kettenrad montiert. Dadurch kann sich die Welle drehen, während das Kettenrad am Turm befestigt bleibt. Die Welle ist am Arm befestigt und ein Motor mit einem Kettenrad-/Kettensystem oder einem Getriebe dient zum Heben und Senken des Arms.
Eine weitere frei rotierende Welle wird durch das andere Ende des Arms geführt. Der Endmanipulator ist auf einem zweiten Kettenrad gleicher Größe montiert. Wenn die Kette zwischen den Kettenrädern des Arms angeschlossen ist, wirkt die Kette wie eine Viergelenkverbindung, wenn ein Motorsystem den Arm dreht.
Möglicherweise müssen Sie längere Stifte mit Abstandshaltern oder kurze Abstandshalter verwenden, um die Kettenräder an den Balken zu befestigen und so Platz für die Kette zu schaffen.
Der Vorteil eines Kettenschwertarms besteht darin, dass er nicht über zwei zusammenlaufende Verbindungen verfügt, die seine Höhe begrenzen. Wenn sich jedoch die Kette löst oder ein Verbindungsstück bricht, versagt der Arm.
Doppelter Rückwärtsgang, 4-Stab
Der doppelte umgekehrte 4-Stab-Arm erfordert die meiste Planung und Zeit für die Montage. Sie werden fast immer paarweise montiert, um die Kräfte auf die Arme auszugleichen. Die Montage dieser Arme beginnt mit einer Viergelenkverbindung. Die Endverbindung dient als zweiter Turm für einen oberen Satz von vier Stangen.
Normalerweise ist ein großes Zahnrad am entfernten Ende der oberen Verbindung der unteren 4-Stangen montiert und ein weiteres großes Zahnrad am nahen Ende der unteren Verbindung der oberen 4-Stangen. Beim Anheben des Arms greifen die beiden Zahnräder ineinander und bewegen den oberen Satz der 4 Stangen in die entgegengesetzte Richtung zum unteren Satz, wodurch der Arm nach oben gestreckt wird.
Beim Entwurf eines doppelten umgekehrten 4-Stab-Arms ist es wichtig, genügend Freiraum zu lassen, damit der obere 4-Stab entweder an der Innen- oder an der Außenseite des unteren 4-Stabs vorbeigeführt werden kann. Dies kann erreicht werden, indem die oberen 4 Stangen an der Innenseite des zentralen Getriebesystems und die unteren 4 Stangen an der Außenseite des Getriebesystems montiert werden.
- Obere 4-Stange an der Innenseite des Getriebes montiert
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Untere 4-Stange an der Außenseite des Getriebes montiert.
Wenn Sie zwischen den Armpaaren möglichst viele Querstützen anbringen, bleibt die Armstabilität erhalten.
Bei vielen Doppel-Reverse-4-Stangen-Konstruktionen sind die Hubmotoren mit einem 12-Zahn-Getriebe am zweiten Turm montiert und treiben die großen Zahnräder am Hub an. Sie können jedoch mit Motor(en)/Getriebesystemen an den am Fahrgestell befestigten stationären Türmen oder an beiden Stellen angehoben werden.
Doppelte umgekehrte 4-Stangen können von allen besprochenen Waffen die größte Reichweite und den linearsten Hub haben. Aufgrund der möglichen extremen Höhe, die mit dieser Konstruktion erreicht werden kann, ist beim Fahren des Roboters mit vollständig ausgefahrenem Arm Vorsicht geboten, da der Roboter sonst umkippen kann.
Weitere Informationen finden Sie im Arm-Design-Video und in der Lektionszusammenfassung im Up and Over STEM Lab.