Construction de bras robotisés VEX IQ

Il existe différentes manières de construire un bras robotique à ajouter à votre robot VEX IQ. Un bras robotisé est un mécanisme ou une machine qui fonctionne de manière similaire en mouvement à un bras humain. Il peut être utilisé pour ramasser, déplacer et transporter des objets. Les bras du robot sont généralement fixés à une tour sur le châssis et sont utilisés pour soulever un autre manipulateur à l'extrémité du bras. Les bras peuvent également être utilisés pour soulever le robot du sol.

Les moteurs sont généralement montés sur la tour et entraînent un train d'engrenages ou un système de chaîne et de pignon pour déplacer le bras. Les bras peuvent également utiliser des élastiques pour aider au levage. Les bras du robot VEX IQ sont généralement assemblés à partir de poutres ou de grandes poutres. Les bras peuvent être constitués d'un seul ensemble de poutres assemblées ou deux bras peuvent être appariés côte à côte avec une portée entre eux. Des supports transversaux fabriqués à l'aide d'entretoises ou de connecteurs d'angle peuvent être utilisés pour connecter la paire.

Voir ci-dessous des exemples d'une variété de bras que vous pouvez construire avec un kit VEX IQ.


Bras oscillant

Un bras oscillant simple est peut-être le bras le plus simple à assembler. C'est le type de bras que l'on retrouve sur la version ClawBot IQ (1ère génération). Le manipulateur à l’extrémité suit l’arc du mouvement du bras oscillant. Il est possible qu'un bras pivotant puisse passer au-dessus du sommet de la tour et atteindre l'autre côté du robot.

Cependant, ce mouvement pourrait être un problème avec une fourchette passive, une pelle ou une pièce de jeu qui doit rester à niveau.


Bras de liaison

Les bras de liaison sont des bras qui impliquent plus d'une barre pivotante qui établit des liaisons entre une tour et une tour d'extrémité.

Schéma illustrant les conseils d'assemblage pour la plate-forme VEX IQ Robotics, présentant les composants clés et leur disposition pour aider les enseignants et les étudiants à construire efficacement des robots.

  • Les liaisons sont généralement construites pour former un parallélogramme.
  • Lorsque ces barres et tours ont la même distance entre leurs liaisons parallèles, elles restent parallèles lorsque le bras se soulève. Cela peut maintenir ce que le bras soulève relativement à niveau. Cependant, le bras se déplace légèrement en arc de cercle lorsqu'il se lève.
  • Ces bras sont limités dans la hauteur à laquelle ils se lèvent car à un moment donné, les barres parallèles entreront en contact les unes avec les autres.

Les bras de liaison comprennent : 4 barres, 6 barres, barre à chaîne et double barre inversée 4 barres. Voir ci-dessous des exemples de ces variations de bras robotisés.


4 barres

Le bras à 4 barres est le bras le plus facile à assembler en raison de sa structure simple composée de deux ensembles de barres parallèles. Sa structure augmente également sa stabilité et permet à ce bras d'avoir une grande amplitude de mouvement. Le bras à 4 barres contient une connexion de tour, un ensemble de bras de liaison parallèles et une connexion tour/manipulateur d'extrémité.

Un exemple du bras à 4 barres peut être trouvé sur le ClawBot (2e génération). Pour construire le ClawBot, vous pouvez suivre les étapes du graphique ci-dessous ou consulter les instructions de construction 2D


6 barres

Le bras à 6 barres est une extension du bras de liaison à 4 barres. Cela est réalisé en utilisant une barre supérieure plus longue et une barre d'extrémité allongée sur le premier ensemble de liaisons. La barre la plus longue sert de liaison inférieure pour le deuxième ensemble de liaisons et la barre d'extrémité allongée sert de « tour » pour les deux liaisons supérieures restantes.

Un bras à 6 barres peut généralement atteindre une hauteur plus élevée qu'un bras à 4 barres, mais ils s'étendent plus loin lorsqu'ils se balancent vers le haut et peuvent faire basculer le robot si l'empattement n'est pas suffisamment grand.


Barre de chaîne

Le bras de barre de chaîne utilise des pignons et une chaîne pour créer un bras de liaison.  Un puits fermé traverse la tour. Un pignon est monté sur la tour et sur le capuchon de l'arbre. Cela permet à l’arbre de tourner tandis que le pignon reste attaché à la tour. L'arbre est fixé au bras et un moteur avec un système pignon/chaîne ou un train d'engrenages est utilisé pour lever et abaisser le bras.

Un autre arbre à rotation libre passe à travers l’autre extrémité du bras. Le manipulateur d'extrémité est monté sur un deuxième pignon de même taille. Lorsque la chaîne est connectée entre les pignons du bras, la chaîne agit comme une liaison à 4 barres tandis qu'un système moteur fait tourner le bras.

Vous devrez peut-être utiliser des broches plus longues avec des entretoises ou des entretoises courtes pour fixer les pignons aux poutres afin de permettre le passage de la chaîne.  

L'avantage d'un bras à barre de chaîne est qu'il n'a pas deux maillons qui se rejoignent, ce qui limite sa hauteur. Cependant, si la chaîne se détache ou si un maillon se brise, le bras échouera.


Double marche arrière à 4 barres

Le bras double inversé à 4 barres nécessite le plus de planification et de temps pour être assemblé. Ils sont presque toujours assemblés par paires pour égaliser les forces sur les bras. L'assemblage de ces bras commence par une liaison à quatre barres. La liaison d'extrémité sert de deuxième tour pour un ensemble supérieur de quatre barres.

En règle générale, un grand engrenage est monté à l'extrémité de la liaison supérieure de la barre inférieure à 4 barres et un autre grand engrenage est monté à l'extrémité proche de la liaison inférieure de la barre supérieure à 4 barres. Lorsque le bras est levé, les deux engrenages s'engrènent, déplaçant l'ensemble supérieur de 4 barres dans la direction inverse de l'ensemble inférieur, étendant ainsi le bras vers le haut.

Schéma illustrant les conseils d'assemblage pour la plate-forme VEX IQ Robotics, présentant les composants clés et leur disposition pour aider les enseignants et les étudiants à construire efficacement des robots.

Lors de la conception d'un bras double inversé à 4 barres, il est important de prévoir un espace libre pour que les 4 barres supérieures puissent passer soit à l'intérieur, soit à l'extérieur des 4 barres inférieures. Cela peut être réalisé en montant les 4 barres supérieures à l'intérieur du système d'engrenage central et les 4 barres inférieures à l'extérieur du système d'engrenage.

  1. Barre supérieure à 4 barres montée à l'intérieur de l'engrenage
  2. Barre inférieure à 4 barres montée à l'extérieur de l'engrenage.  

En fournissant autant de supports croisés que possible entre la paire de bras, vous contribuerez à maintenir les bras stables.

 

De nombreuses conceptions à double inversion à 4 barres montent le(s) moteur(s) de l'ascenseur avec un engrenage 12T sur la deuxième tour et entraînent les grands engrenages de l'ascenseur. Bien qu'ils puissent être soulevés avec des systèmes de moteur/engrenage sur les tours stationnaires fixées au châssis ou aux deux emplacements.

Les bras doubles inversés à 4 barres peuvent avoir la portée la plus élevée et la levée la plus linéaire de tous les bras discutés. En raison de la hauteur extrême pouvant être atteinte avec cette conception, il faut faire preuve de prudence lors de la conduite du robot avec le bras complètement étendu, sinon le robot risque de basculer.

Utilisez ce lien pour visualiser un modèle 3D d'un bras double inversé à 4 barres plus en détail.

Pour plus d'informations, consultez la vidéo Arm Design et le résumé de la leçon dans le laboratoire STEM Up and Over.

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