Esistono diversi modi per costruire un braccio robotico da aggiungere al tuo robot VEX IQ. Un braccio robotico è un meccanismo o una macchina il cui movimento è simile a quello di un braccio umano. Può essere utilizzato per raccogliere, spostare e trasportare oggetti. I bracci robotici sono solitamente fissati a una torre sul telaio e vengono utilizzati per sollevare un altro manipolatore posto all'estremità del braccio. Per sollevare il robot da terra è possibile utilizzare anche le braccia.
Di solito i motori sono montati sulla torre e azionano un sistema di ingranaggi o di catena e pignone per muovere il braccio. Per facilitare il sollevamento, è possibile utilizzare anche degli elastici sulle braccia. I bracci robotici VEX IQ sono solitamente assemblati con travi o travi di grandi dimensioni. I bracci possono essere costituiti da un singolo set di travi assemblate oppure possono essere accoppiati due bracci uno accanto all'altro, separati da una campata. Per collegare la coppia è possibile utilizzare supporti trasversali realizzati con distanziali o connettori angolari.
Di seguito sono riportati alcuni esempi di armi che è possibile costruire con un kit VEX IQ.
Braccio oscillante
Un singolo braccio oscillante è forse il braccio più semplice da montare. Questo è il tipo di braccio che si trova sul ClawBot IQ (1a generazione) build. Il manipolatore all'estremità segue l'arco del movimento del braccio oscillante. È possibile utilizzare un braccio oscillante che passi sopra la cima della torre e raggiunga l'altro lato del robot.
Tuttavia, questo movimento potrebbe rappresentare un problema con una forchetta, una paletta o un pezzo di gioco passivo che deve rimanere in piano.
Bracci di collegamento
I bracci di collegamento sono bracci che comprendono più di una barra girevole che realizza collegamenti tra una torre e una torre terminale.
- I collegamenti sono solitamente costruiti in modo da formare un parallelogramma.
- Quando queste barre e torri hanno la stessa distanza tra i loro collegamenti paralleli, rimangono parallele mentre il braccio si solleva. In questo modo è possibile mantenere relativamente orizzontale l'oggetto che il braccio sta sollevando. Tuttavia, il braccio si muove leggermente ad arco mentre si solleva.
- L'altezza massima di sollevamento di questi bracci è limitata perché a un certo punto le barre parallele entrano in contatto tra loro.
I bracci di collegamento includono: barra a catena a 4 barre, barra a 6 barre e barra a doppia inversione a 4 barre. Di seguito sono riportati alcuni esempi di queste varianti del braccio robotico.
4-Bar
Il braccio a 4 barre è il braccio più facile da montare grazie alla sua struttura semplice, costituita da due serie di barre parallele. La sua struttura aumenta anche la stabilità e consente al braccio un'ampia gamma di movimenti. Il braccio a 4 barre è costituito da un collegamento a torre, un set di bracci di collegamento paralleli e un collegamento terminale torre/manipolatore.
Un esempio del braccio a 4 barre è disponibile sul ClawBot (2a generazione). Per costruire il ClawBot, puoi seguire i passaggi indicati nel grafico sottostante oppure visualizzare le Istruzioni per la costruzione in 2D.
6 barre
Il braccio a 6 barre è un'estensione del braccio di collegamento a 4 barre. Ciò si ottiene utilizzando una barra superiore più lunga e una barra terminale estesa sul primo set di collegamenti. La barra più lunga funge da collegamento inferiore per il secondo set di collegamenti, mentre la barra terminale estesa funge da "torre" per i due collegamenti superiori rimanenti.
Un braccio a 6 barre solitamente può raggiungere altezze maggiori di uno a 4 barre, tuttavia si estendono di più durante l'oscillazione verso l'alto e possono causare il ribaltamento del robot se il passo non è sufficientemente ampio.
Barra a catena
Il braccio della barra della catena utilizza pignoni e catena per creare un braccio di collegamento. Un condotto chiuso attraversa la torre. Una ruota dentata è montata sulla torre e sopra il tappo dell'albero. Ciò consente all'albero di girare mentre la ruota dentata rimane attaccata alla torre. L'albero è fissato al braccio e per sollevare e abbassare il braccio viene utilizzato un motore con un sistema pignone/catena o un treno di ingranaggi.
Un altro albero rotante libero viene fatto passare attraverso l'altra estremità del braccio. Il manipolatore terminale è montato su una seconda ruota dentata delle stesse dimensioni. Quando la catena è collegata tra le ruote dentate del braccio, la catena agisce come un collegamento a 4 barre mentre un sistema motore fa ruotare il braccio.
Potrebbe essere necessario utilizzare perni più lunghi con distanziali o distanziali corti per fissare le ruote dentate alle travi e lasciare spazio per la catena.
Il vantaggio di un braccio con barra a catena è che non ha due collegamenti che si uniscono, limitandone l'altezza; tuttavia, se la catena si sgancia o si rompe un collegamento, il braccio si romperà.
Doppia inversione a 4 barre
Il braccio a 4 barre doppio invertito è quello che richiede più pianificazione e tempo per essere assemblato. Vengono quasi sempre assemblati in coppia per bilanciare le forze sui bracci. L'assemblaggio di questi bracci inizia con un collegamento a quattro barre. Il collegamento terminale funge da seconda torre per un set superiore di quattro barre.
Solitamente un ingranaggio di grandi dimensioni viene montato all'estremità più lontana del collegamento superiore della barra a 4 barre inferiore, mentre un altro ingranaggio di grandi dimensioni viene montato all'estremità più vicina del collegamento inferiore della barra a 4 barre superiore. Quando il braccio viene sollevato, i due ingranaggi si ingranano, spostando il set superiore di 4 barre nella direzione opposta a quello inferiore, estendendo il braccio verso l'alto.
Quando si progetta un braccio a 4 barre doppie invertite è importante lasciare spazio affinché le 4 barre superiori possano passare sia all'interno che all'esterno delle 4 barre inferiori. Ciò può essere ottenuto montando le 4 barre superiori all'interno del sistema di ingranaggi centrale e le 4 barre inferiori all'esterno del sistema di ingranaggi
- Barra superiore a 4 barre montata all'interno dell'ingranaggio
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Barra inferiore a 4 barre montata all'esterno del carrello.
Per mantenere stabili i bracci, è opportuno installare quanti più supporti trasversali possibili tra le due coppie di bracci.
Molti modelli a 4 barre con doppia inversione montano i motori di sollevamento con un ingranaggio da 12T sulla seconda torre e azionano gli ingranaggi grandi sul sollevatore. Tuttavia, è possibile sollevarli mediante sistemi di motori/ingranaggi sulle torri fisse fissate al telaio o in entrambe le posizioni.
Il double reverse 4-bar può avere la portata maggiore e il sollevamento più lineare tra tutti i bracci esaminati. A causa dell'altezza estrema che può essere raggiunta con questo design, è necessario prestare attenzione quando si guida il robot con il braccio completamente esteso, altrimenti il robot potrebbe ribaltarsi.
Per maggiori informazioni, vedere il video sulla progettazione del braccio e il riepilogo della lezione nel laboratorio STEM Up and Over.