Er zijn verschillende manieren om een robotarm te bouwen en deze toe te voegen aan uw VEX IQ-robot. Een robotarm is een mechanisme of machine waarvan de bewegingen vergelijkbaar zijn met die van een menselijke arm. Het kan gebruikt worden om voorwerpen op te pakken, te verplaatsen en te vervoeren. Robotarmen worden meestal aan een toren op het chassis bevestigd en worden gebruikt om een andere manipulator aan het uiteinde van de arm op te tillen. Met de armen kan de robot ook van de grond worden getild.
Meestal worden motoren aan de toren gemonteerd en drijven ze een tandwielstelsel of een ketting- en tandwielsysteem aan om de arm te bewegen. Ook kunnen er elastieken aan de armen bevestigd worden als hulpmiddel bij het tillen. VEX IQ-robotarmen worden meestal samengesteld uit balken of grote balken. Armen kunnen bestaan uit één set samengestelde balken, maar er kunnen ook twee armen naast elkaar worden geplaatst met een overspanning ertussen. Om de twee kabels met elkaar te verbinden, kunt u kruisverbindingen gebruiken die gemaakt zijn met afstandshouders of hoekverbinders.
Hieronder vindt u voorbeelden van verschillende armen die u met een VEX IQ Kit kunt bouwen.
Zwenkarm
Een enkele zwenkarm is misschien wel de gemakkelijkste arm om te monteren. Dit is het type arm dat je vindt in de ClawBot IQ (1e generatie) build. De manipulator aan het uiteinde volgt de boog van de zwenkarmbeweging. Het is mogelijk dat een ontwerp met een zwenkarm over de bovenkant van de toren gaat en de andere kant van de robot bereikt.
Deze beweging kan echter een probleem vormen bij een passieve vork, schep of spelstuk, die waterpas moeten blijven.
Verbindingsarmen
Verbindingsarmen zijn armen die bestaan uit meerdere draaistaven die een verbinding vormen tussen een toren en een eindtoren.
- De verbindingen zijn doorgaans zo gebouwd dat ze een parallellogram vormen.
- Wanneer de staven en de torens even ver uit elkaar staan, blijven ze evenwijdig terwijl de arm omhoog gaat. Hierdoor blijft hetgeen de arm tilt relatief horizontaal. De arm maakt echter wel een lichte boog als hij omhoog gaat.
- Deze armen hebben een beperkte hefhoogte, omdat de parallelle staven op een gegeven moment met elkaar in contact komen.
De verbindingsarmen omvatten: 4-stangen, 6-stangen, kettingstang en dubbele omgekeerde 4-stangen. Hieronder vindt u voorbeelden van deze variaties op de robotarm.
4-staven
De 4-stangenarm is de eenvoudigste arm om te monteren vanwege de eenvoudige structuur die bestaat uit twee sets evenwijdige stangen. De structuur ervan verhoogt bovendien de stabiliteit en zorgt ervoor dat de arm een groot bewegingsbereik heeft. De 4-stangenarm bestaat uit een torenverbinding, een set parallelle verbindingsarmen en een eindtoren/manipulatorverbinding.
Een voorbeeld van de 4-balkenarm is te vinden op de ClawBot (2e generatie). Om de ClawBot te bouwen, kunt u de stappen in de onderstaande afbeelding volgen of de 2D-bouwinstructiesbekijken.
6-staven
De 6-stangenarm is een uitbreiding van de 4-stangenarm. Dit wordt bereikt door een langere bovenbalk en een verlengde eindbalk te gebruiken op de eerste set verbindingen. De langere balk dient als onderste verbinding voor de tweede set verbindingen en de verlengde eindbalk dient als een "toren" voor de bovenste twee resterende verbindingen.
Een arm met 6 staven kan doorgaans hoger reiken dan een arm met 4 staven. Ze reiken echter verder uit als ze omhoog zwaaien en kunnen ervoor zorgen dat de robot kantelt als de wielbasis niet groot genoeg is.
Kettingstang
De kettingstangarm maakt gebruik van tandwielen en een ketting om een verbindingsarm te creëren. Door de toren loopt een afgedekte schacht. Een tandwiel is aan de toren en over de kap van de as gemonteerd. Hierdoor kan de as draaien terwijl het tandwiel aan de toren bevestigd blijft. De as is aan de arm bevestigd en een motor met een tandwiel-/kettingsysteem of tandwieloverbrenging wordt gebruikt om de arm omhoog en omlaag te brengen.
Door het andere uiteinde van de arm wordt een andere vrij draaiende as gestoken. De eindmanipulator is gemonteerd op een tweede tandwiel van dezelfde grootte. Wanneer de ketting tussen de tandwielen van de arm is bevestigd, fungeert de ketting als een 4-stangensysteem, terwijl een motorsysteem de arm laat draaien.
Mogelijk moet u langere pennen met afstandhouders of korte afstandhouders gebruiken om de tandwielen aan de balken te bevestigen, zodat er ruimte is voor de ketting.
Het voordeel van een kettingstangarm is dat deze niet twee verbindingen heeft die de hoogte beperken. Als de ketting echter losraakt of een verbindingsschakel breekt, zal de arm kapotgaan.
Dubbele Omgekeerde 4-Bar
De dubbele omgekeerde 4-stangsarm vereist de meeste planning en tijd om te monteren. Ze worden bijna altijd in paren gemonteerd om de krachten op de armen gelijk te verdelen. De montage van deze armen begint met een vierstangenstelsel. De eindverbinding dient als tweede toren voor een bovenste set van vier stangen.
Normaal gesproken wordt een groot tandwiel aan het uiteinde van de bovenste verbinding van de onderste 4-stangen gemonteerd en een ander groot tandwiel aan het uiteinde van de onderste verbinding van de bovenste 4-stangen. Wanneer de arm wordt opgetild, grijpen de twee tandwielen in elkaar en bewegen de bovenste set van 4 stangen in de tegenovergestelde richting van de onderste set, waardoor de arm omhoog komt.
Bij het ontwerpen van een dubbele omgekeerde 4-stangsarm is het belangrijk om ruimte te creëren zodat de bovenste 4-stangsarm aan de binnenkant of aan de buitenkant van de onderste 4-stangsarm kan worden geplaatst. Dit kan worden bereikt door de bovenste 4 staven aan de binnenkant van het centrale tandwielsysteem te monteren en de onderste 4 staven aan de buitenkant van het tandwielsysteem.
- Bovenste 4-stangen gemonteerd aan de binnenkant van het tandwiel
-
Onderste 4-stang gemonteerd aan de buitenkant van het tandwiel.
Door zoveel mogelijk kruisondersteuningen tussen de twee armen te plaatsen, blijven de armen stabiel.
Veel ontwerpen met dubbele omgekeerde 4-stangen monteren de liftmotor(en) met een 12T-tandwiel aan de tweede toren en drijven de grote tandwielen op de lift aan. Ze kunnen echter wel worden opgetild met behulp van motor(en)/tandwielsystemen op de stationaire torens die aan het chassis zijn bevestigd, of op beide locaties.
Dubbele omgekeerde 4-staven kunnen de grootste reikwijdte en de meest lineaire lift hebben van alle besproken armen. Vanwege de mogelijke extreme hoogte die met dit ontwerp kan worden bereikt, moet voorzichtigheid worden betracht bij het besturen van de robot met de arm volledig uitgestrekt, anders kan de robot omvallen.
Via deze link kunt u een 3D-model van een Double Reverse 4-Bar Arm gedetailleerder bekijken.
Voor meer informatie zie de Arm Design Video en Lesson Summary in het Up and Over STEM Lab.