Sistem VEX EDR memiliki dua jenis roda gigi taji, Gear Kit dan High Strength Gear Kit (lihatCara Memilih Roda Gigi Taji). Roda gigi ini dapat dirakit untuk menyesuaikan perpindahan daya, meningkatkan torsi, atau meningkatkan kecepatan. Hal ini dapat dilakukan dengan merakit dua atau lebih roda gigi bersama-sama pada poros penggerak sehingga gigi-gigi roda gigi saling bertautan. Motor akan menggerakkan poros penggerak salah satu roda gigi.
Rasio Gigi
Rasio roda gigi sederhana hanya menggunakan satu roda gigi per poros penggerak. Roda gigi yang menyediakan daya, atau input, disebut roda gigi penggerak dan roda gigi yang diputar, atau bertanggung jawab atas output, disebut roda gigi yang digerakkan Rasio roda gigi dihitung dengan menggunakan rumus:
Rasio Gigi 1:1
Rasio Roda Gigi 1:1 berarti roda gigi penggerak melakukan satu putaran agar roda gigi yang digerakkan menyelesaikan satu putaran. Rasio roda gigi ini memberikan manfaat berikut:
- Kecepatan dan Torsi Seimbang: Karena rasio antara gigi penggerak dan gigi yang digerakkan sama, tidak ada perubahan kecepatan atau torsi antara kedua gigi tersebut. Keseimbangan ini ideal untuk aplikasi di mana kinerja asli motor sudah memadai.
- Transfer Daya Langsung: Rasio gigi ini memastikan bahwa daya yang dihasilkan oleh motor ditransfer langsung ke komponen yang digerakkan tanpa kehilangan apa pun.
- Desain Sederhana: Rasio roda gigi 1:1 menyederhanakan desain mekanis robot, membuat proses desain dan pembangunan lebih mudah.
- Kinerja yang Dapat Diprediksi: Karena kecepatan input dan output identik, kinerja robot lebih dapat diprediksi. Hal ini dapat menguntungkan untuk tugas-tugas yang menuntut kinerja konsisten, atau di mana pengaturan waktu tugas sangat penting.
Grafik di bawah menampilkan contoh Rasio Gigi 1:1. Roda gigi penggerak dan roda gigi yang digerakkan memiliki jumlah gigi yang sama (60T). Motor memutar roda gigi penggerak 60T satu kali sehingga roda gigi penggerak 60T menyelesaikan satu putaran.
Rasio Gigi 5:1
Rasio Roda Gigi 5:1 berarti roda gigi penggerak harus membuat lima putaran agar roda gigi yang digerakkan menyelesaikan satu putaran. Rasio roda gigi ini memberikan manfaat berikut:
- Peningkatan Torsi: Torsi adalah gaya putar yang dapat diterapkan motor ke komponen robot. Dengan meningkatkan torsi, robot dapat menangani beban yang lebih berat dan melakukan tugas yang memerlukan lebih banyak tenaga, seperti mengangkat dan mendorong benda. Roda gigi penggerak memiliki gigi yang lebih sedikit dibanding roda gigi yang digerakkan, menyebabkan keluaran torsi menjadi 5 kali lebih besar sedangkan keluaran kecepatan hanya 1/5.
- Kecepatan Berkurang: Saat torsi meningkat, kecepatan roda gigi yang digerakkan berkurang. Pengurangan kecepatan bermanfaat untuk tugas-tugas yang memerlukan lebih banyak kontrol dan ketepatan.
- Peningkatan Efisiensi Motor: Rasio gigi yang lebih tinggi memungkinkan motor bekerja lebih efisien. Rasio gigi ini dapat mengurangi keausan pada motor dan memperpanjang umur motor.
- Kustomisasi untuk Tugas Tertentu: Rasio roda gigi ini dapat diintegrasikan dengan sistem roda gigi yang lebih besar yang memungkinkan kustomisasi karakteristik kinerja robot.
Rasio Gigi 1:5
Meningkatkan Kecepatan (kecepatan tinggi) - Dengan jenis rasio roda gigi ini, tujuannya adalah untuk meningkatkan kecepatan dari motor, seperti dari motor ke roda. Roda gigi penggerak memiliki lebih banyak gigi daripada roda gigi yang digerakkan. Misalnya, jika motor menggerakkan roda gigi 60T ke roda gigi 12T yang digerakkan pada sebuah roda,ketika roda gigi penggerak 60T berputar satu kali, roda gigi yang digerakkan 12T berputar lima (5) kali. Ini dikenal sebagai rasio roda gigi 1:5. Dalam kasus ini, keluaran kecepatannya 5/1 kali lebih banyak, namun keluaran torsinya 1/5.
Jelajahi grafik berikut untuk melihat setiap sudut rasio roda gigi 1:5.
Kereta Gigi
Rangkaian roda gigi terdiri dari serangkaian roda gigi yang mentransmisikan gerakan dan daya dari satu bagian robot ke bagian lainnya. Rangkaian roda gigi mengubah kecepatan, torsi, dan arah gerak rotasi. Rangkaian roda gigi terdiri dari roda gigi dengan gigi-gigi yang saling bertautan untuk meneruskan gerakan; poros yang menahan roda gigi pada tempatnya dan memungkinkannya berputar; dan kerah poros yang membantu menahan semua komponen pada tempatnya. Fungsi rangkaian roda gigi meliputi hal-hal berikut:
- Penyesuaian Kecepatan: Rangkaian roda gigi menambah atau mengurangi kecepatan putaran; roda gigi penggerak yang lebih kecil yang bertautan dengan roda gigi yang digerakkan lebih besar mengurangi kecepatan tetapi menambah torsi, sedangkan roda gigi penggerak yang lebih besar yang bertautan dengan roda gigi yang digerakkan lebih kecil menambah kecepatan tetapi mengurangi torsi.
Rangkaian roda gigi digunakan untuk memutar roda yang tidak terhubung ke motor.
Catatan Khusus
Rasio untuk sistem sproket dan rantai bekerja dengan cara yang sama seperti rasio roda gigi. Sistem sproket dan rantai memiliki keuntungan karena sproket dapat ditempatkan pada beberapa jarak karena dihubungkan oleh rantai. Akan tetapi, mata rantai dapat putus dengan kekuatan yang lebih kecil dibandingkan dengan gigi yang dapat patah pada Roda Gigi Kekuatan Tinggi. Jenis kerusakan apa pun perlu diperbaiki agar robot dapat berfungsi sepenuhnya.
Sejumlah roda gigi dengan ukuran apa pun dapat ditempatkan di antara roda gigi penggerak dan roda gigi yang digerakkan dalam rasio roda gigi sederhana dan hal itu tidak akan mengubah rasio roda gigi. Misalnya, roda gigi 12T menggerakkan roda gigi 36T yang menggerakkan roda gigi yang digerakkan 60T, rasio roda giginya masih 5:1, sama seperti jika roda gigi 60T digerakkan langsung oleh roda gigi 12T.
Kecepatan
Kecepatan rotasi adalah seberapa cepat suatu objek berputar. Misalnya, soket poros Motor Cerdas V5 dapat berputar 100 putaran per menit atau 100 RPM. Seperti yang sudah dijelaskan di atas, jika menggunakan rasio roda gigi 5:1, maka roda gigi penggerak 60 gigi akan diputar oleh poros motor kemudian motor memutar roda gigi penggerak 12 gigi, maka roda gigi 12 gigi tersebut akan berputar dengan kecepatan 5 kali lebih cepat. Dengan menggunakan contoh di atas, roda gigi 12 akan berputar pada 500 RPM dibandingkan dengan 100 RPM pada poros motor. Bila rasio roda gigi yang digunakan adalah 1:5, maka roda gigi penggerak 12 gigi diputar oleh poros motor, kemudian motor memutar roda gigi penggerak 60 gigi. Roda gigi 60 gigi tersebut akan berputar pada kecepatan 1/5 lebih cepat. Menggunakan contoh di atas lagi, roda gigi 60 akan berputar pada 20 RPM dibandingkan dengan 100 RPM poros motor.
Jadi mengapa rasio gigi tercepat tidak selalu digunakan? Tampaknya, semakin cepat robot bergerak, semakin kompetitif pula robot tersebut. Alasan pertama adalah, ada kecepatan atas di mana fungsi robot dapat dikontrol. Untuk beberapa contoh, jika fungsinya adalah robot yang mengemudikan mobil, jika roda berputar terlalu cepat maka akan sangat sulit untuk mengendalikannya. Jika fungsinya adalah lengan yang berputar ke atas dan ke bawah, jika berputar terlalu cepat, maka akan sulit dikendalikan.
Torsi
Torsi adalah jumlah gaya yang dibutuhkan untuk memutar beban pada jarak tertentu. Motor memiliki torsi yang terbatas. Misalnya, jika motor V5 Smart menghasilkan torsi 1 Nm (Newton meter), saat rasio gigi 5:1 digunakan, gigi penggerak 12 gigi akan mengeluarkan ⅕ masukan torsi motor, outputnya akan sebesar 0,2 Nm dan dengan rasio gigi 1:5, gigi 60 gigi akan mengeluarkan 5 kali masukan torsi motor, outputnya akan sebesar 5 Nm.
Torsi adalah alasan kedua mengapa rasio roda gigi tercepat tidak selalu dapat digunakan saat mendesain robot. Ada kemungkinan jika rasio roda gigi peningkatan kecepatan digunakan untuk menggerakkan roda robot lebih cepat, rasio roda gigi tersebut dapat melebihi torsi yang tersedia dari motor dan robot tidak akan bergerak secepat atau tidak bergerak sama sekali. Hal ini juga memungkinkan jika dua robot yang memiliki desain hampir sama berinteraksi, robot dengan drivetrain rasio gigi yang lebih rendah kemungkinan akan mampu mendorong robot dengan drivetrain rasio gigi yang lebih tinggi karena robot dengan rasio gigi yang lebih rendah akan memiliki torsi yang lebih besar. Contoh lainnya ialah, sebuah lengan mungkin tidak berputar bahkan jika ia terpasang langsung pada poros yang dimasukkan ke dalam motor, karena memutarnya dapat melebihi torsi motor yang tersedia. Dalam kasus ini, rasio roda gigi torsi yang meningkat perlu digunakan untuk meningkatkan keluaran torsi motor dan melampaui jumlah torsi yang dibutuhkan untuk memutar lengan.
Kecepatan dan torsi Motor Cerdas V5 dapat diukur menggunakan Motor Dashboard
Realitas Robot
Untungnya, rasio roda gigi yang digunakan dalam petunjuk pembuatan untuk perakitan V5 ClawBot sudah memadai untuk mulai mendesain robot khusus. Banyak drivetrain yang bekerja baik dengan menggerakkan poros roda atau sproket trek secara langsung dengan V5 Smart Motor dengan Kartrid Gigi V5 200 RPM berwarna hijau. Namun jika suatu struktur dalam desain seperti menara atau pemasukan alat permainan perlu ditempatkan di tempat motor berada, pemindahan daya menggunakan sproket dan rantai atau roda gigi seperti yang dijelaskan di atas dapat digunakan. Untuk sebagian besar lengan, rasio roda gigi torsi peningkatan 7:1 yang dijelaskan di atas sudah mencukupi dengan menggerakkan roda gigi 12T dengan motor 200 RPM dan memasang roda gigi penggerak 84T ke lengan. Seiring dengan semakin pentingnya keunggulan kompetitif, menemukan keseimbangan “titik manis” antara kecepatan dan torsi pun menjadi semakin penting. Hal ini dapat dicapai dengan menggunakan Motor Cerdas V5 dengan salah satu dari tiga Kartrid Gigi V5 yang tersedia (Merah: 100 RPM, Hijau: 200 RPM, Biru: 600 RPM) dan jika diperlukan, menggabungkan motor dengan rasio gigi untuk meningkatkan torsi atau rasio gigi untuk meningkatkan kecepatan.
Roda gigi dan perangkat keras gerak lainnya dapat dibeli di https://www.vexrobotics.com/vexedr/products/motion.