VEX IQ 로봇 팔 만들기

VEX IQ 로봇에 추가할 로봇 팔을 만드는 방법은 다양합니다. 로봇 팔은 인간의 팔과 비슷하게 움직이는 메커니즘 또는 기계입니다. 물체를 집어 들고 이동하고 운반하는 데 사용할 수 있습니다. 로봇 팔은 일반적으로 섀시의 타워에 부착되며 팔 끝에 있는 다른 조작기를 들어 올리는 데 사용됩니다. 팔을 사용하여 로봇을 땅에서 들어올릴 수도 있습니다.

모터는 일반적으로 타워에 장착되며 기어열이나 체인 및 스프로킷 시스템을 구동하여 암을 움직입니다. 팔은 리프팅을 돕기 위해 고무 밴드를 사용할 수도 있습니다. VEX IQ 로봇 암은 일반적으로 빔 또는 대형 빔으로 조립됩니다. 암은 조립된 빔의 단일 세트일 수도 있고, 두 암이 서로 스팬을 두고 나란히 쌍을 이룰 수도 있습니다. 스탠드오프 또는 코너 커넥터를 사용하여 만든 교차 지지대를 사용하여 쌍을 연결할 수 있습니다.

VEX IQ 키트로 제작할 수 있는 다양한 팔의 예는 아래를 참조하세요.


스윙 암

단일 스윙 암은 아마도 조립하기 가장 쉬운 암일 것입니다. 이는 ClawBot IQ(1세대) 빌드에서 볼 수 있는 암 유형입니다. 끝에 있는 조작기는 스윙 암 동작의 원호를 따릅니다. 스윙 암 설계는 타워 상단을 통과하여 로봇의 반대편에 도달하는 것이 가능합니다.

그러나 이 동작은 수평을 유지해야 하는 패시브 포크, 스쿠프 또는 게임 조각에 문제가 될 수 있습니다.


링키지 암

링키지 암은 타워와 엔드 타워 사이를 연결하는 하나 이상의 피봇팅 바를 포함하는 암입니다.

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  • 연결은 일반적으로 평행사변형을 형성하도록 만들어집니다.
  • 이러한 막대와 타워의 평행 연결 사이에 동일한 거리가 있으면 팔이 들어올 때 평행을 유지합니다. 이렇게 하면 팔이 들어올리는 모든 것이 상대적으로 수평으로 유지될 수 있습니다. 그러나 팔은 들어올릴 때 약간의 호 모양으로 움직입니다.
  • 이 팔은 어느 시점에서 평행 막대가 서로 접촉하게 되므로 들어 올리는 높이가 제한됩니다.

링키지 암에는 4바, 6바, 체인 바, 더블 리버스 4바가 포함됩니다. 이러한 로봇 팔 변형의 예는 아래를 참조하세요.


4바

4바 암은 연결 암이며 일반적으로 조립하기 가장 쉬운 연결 암 유형입니다. 이는 타워 연결, 병렬 연결 암 세트 및 엔드 타워/조작기 연결로 구성됩니다.

4바 암의 예는 ClawBot(2세대)에서 찾을 수 있습니다.


6바

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6바 암은 4바 링키지 암의 확장입니다. 이는 첫 번째 연결 장치 세트에 더 긴 상단 막대와 확장된 끝 막대를 사용하여 수행됩니다. 더 긴 막대는 두 번째 연결 장치 세트의 하단 연결 장치 역할을 하고 확장된 끝 막대는 나머지 두 연결 장치의 "타워" 역할을 합니다.


6바 암은 일반적으로 4바 암보다 더 높이 도달할 수 있지만 위로 회전할 때 더 멀리 확장되어 휠베이스가 충분히 크지 않으면 로봇이 넘어질 수 있습니다.


체인바

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체인 바 암은 스프로킷과 체인을 사용하여 연결 암을 만듭니다.  덮개가 있는 샤프트가 타워를 통과합니다. 스프로킷은 타워와 샤프트 캡 위에 장착됩니다. 이렇게 하면 스프로킷이 타워에 부착된 상태로 샤프트가 회전할 수 있습니다. 샤프트는 암에 고정되어 있으며 스프로킷/체인 시스템 또는 기어열이 있는 모터를 사용하여 암을 올리고 내립니다.

또 다른 자유 회전 샤프트가 암의 다른 쪽 끝을 통과합니다. 끝 조작기는 동일한 크기의 두 번째 스프로킷에 장착됩니다. 체인이 암의 스프로킷 사이에 연결되면 모터 시스템이 암을 회전할 때 체인은 4바 연결 장치처럼 작동합니다.

체인의 여유 공간을 확보하기 위해 스프로킷을 빔에 부착하려면 스페이서가 있는 긴 핀이나 짧은 스탠드오프를 사용해야 할 수도 있습니다.  

체인 바 암의 장점은 높이를 제한하는 두 개의 연결 장치가 없다는 것입니다. 그러나 체인이 풀리거나 링크가 끊어지면 암이 작동하지 않게 됩니다.


더블 리버스 4바

더블 리버스 4바 암은 조립하는 데 가장 많은 계획과 시간이 필요합니다. 팔에 가해지는 힘을 동일하게 하기 위해 거의 항상 쌍으로 조립됩니다. 이 암의 조립은 4개의 막대 연결로 시작됩니다. 끝 연결 장치는 4개의 바 상단 세트에 대한 두 번째 타워 역할을 합니다.

일반적으로 대형 기어는 하단 4바의 상단 링키지 맨 끝에 장착되고 또 다른 대형 기어는 상단 4바의 하단 링키지 가까운 끝에 장착됩니다. 팔을 들어올리면 두 개의 기어가 서로 맞물려 상단 4바 세트를 하단 세트의 반대 방향으로 이동시켜 팔을 위로 뻗습니다.

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더블 리버스 4바 암을 설계할 때 상단 4바가 하단 4바의 내부 또는 외부로 통과할 수 있도록 여유 공간을 제공하는 것이 중요합니다. 이는 상단 4바를 중앙 기어 시스템 내부에 장착하고 하단 4바를 기어 시스템 외부에 장착하여 수행할 수 있습니다.

  1. 기어 내부에 상부 4바 장착
  2. 기어 외부에 하부 4바 장착.  

한 쌍의 팔 사이에 가능한 한 많은 교차 지지대를 제공하면 팔을 안정적으로 유지하는 데 도움이 됩니다.

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많은 이중 역방향 4바 설계는 12T 기어가 있는 리프트 모터를 두 번째 타워에 장착하고 리프트의 대형 기어를 구동합니다. 그러나 섀시 또는 두 위치 모두에 부착된 고정 타워의 모터/기어 시스템을 사용하여 들어 올릴 수 있습니다.

더블 리버스 4바는 논의된 모든 암 중에서 가장 높은 도달 범위와 가장 선형적인 리프트를 가질 수 있습니다. 이 디자인으로 도달할 수 있는 최대 높이로 인해 팔을 완전히 뻗은 상태에서 로봇을 운전할 때 주의가 필요합니다. 그렇지 않으면 로봇이 넘어질 수 있습니다.

 

자세한 내용은 Up and Over STEM Lab의 Arm 설계 비디오 및 강의 요약 참조하세요.

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