Tworzenie układu napędowego V5

Układ napędowy umożliwia robotowi mobilność za pomocą kół, bieżników czołgów lub w inny sposób. Układ napędowy jest czasami określany jako podstawa napędu. Określenie, jakiego rodzaju układu napędowego należy użyć, jest jednym z pierwszych rozważań przy projektowaniu robota. Układy napędowe Clawbot są dobre na początek, ale dodatkowe konstrukcje układów napędowych mogą zapewnić robotowi znacznie większą funkcjonalność, na przykład możliwość poruszania się na boki, a także skręcania oraz poruszania się do przodu i do tyłu. Ten rodzaj ruchu nazywany jest wielokierunkowym. Układy napędowe mogą również wymagać pokonywania przeszkód lub stawiania oporu pchaniu z boku przez innego robota. Roboty projektowane do zawodów mogą zyskać przewagę konkurencyjną, wybierając układ napędowy pasujący do ich strategii gry.

Kilka rzeczy, które należy wziąć pod uwagę przy wyborze układu napędowego dla robota wyczynowego:

  • Czy na boisku znajdują się przeszkody, które należy przejechać lub na które należy się wspiąć? W pokonywaniu przeszkód mogą pomóc gąsienice lub koła o większej średnicy.
  • Na jaką obronę będzie narażony układ napędowy? Niektóre gry mają barierę oddzielającą przeciwników, a defensywny układ napędowy, którego nie można łatwo przesunąć na boki, nie jest tak krytyczny.
  • Jaką zaletę ma wielokierunkowy układ napędowy?
  • Czy układ napędowy będzie napędzał wiele/ciężkich elementów gry, czy też musi być szybki? Maksymalną prędkość lub moment obrotowy wytwarzany przez układ napędowy można regulować, zmieniając przełożenie skrzyni biegów, wymieniając wkłady przekładni silnika V5 Smart i/lub zmieniając średnicę kół.
  • Jak wysoko i jak daleko będzie w stanie dotrzeć projekt robota? Roboty, które sięgają wysoko i/lub wysięgają, korzystają z większego śladu układu napędowego i niższego środka ciężkości. Koła o małej średnicy mogą pomóc w obu przypadkach.
  • Ile silników będzie potrzebnych do realizacji innych funkcji niż układ napędowy? Niektóre zasady konkurencji ograniczają liczbę silników w robocie.

Powyższe rozważania to tylko niektóre przykłady rodzajów analiz, które należy zastosować przy wyborze układu napędowego dla robota wyczynowego. 

Opisy niektórych typów układów napędowych

Standardowy napęd

Standardowy układ napędowy jest również znany jako napęd ze sterowaniem burtowym i jest jednym z najpopularniejszych typów układów napędowych. Standardowy układ napędowy może być napędzany dwoma silnikami, które mogą być używane do bezpośredniego napędzania kół napędowych lub mogą stanowić część przekładni, która może mieć wiele kół napędowych. Układ napędowy można również zaprojektować tak, aby zawierał wiele silników i wiele kół. Odmiany te są czasami nazywane napędem na cztery koła, napędem na sześć kół itp. W tym układzie napędowym można stosować różne koła VEX. Brakuje mu jednak możliwości działania dookólnego.

Napęd H

H Drive wykorzystuje trzy lub pięć silników z czterema kołami dookólnymi i piątym zestawem kół dookólnych ustawionych prostopadle pomiędzy pozostałymi kołami układu napędowego. Układ kół umożliwia wielokierunkowość tego układu napędowego. W napędzie H można używać kół Onmni-Directional Wheels 2,75”, Omni-Directional Wheels 3,25” lub 4” Omni-Directional Wheels. Jednakże tego typu układ napędowy może zostać odepchnięty na bok przez innego robota ze względu na rolki na kołach dookólnych. Piąte środkowe koło może również zaczepić się o przeszkodę, gdy robot próbuje się po niej przewrócić.

Mekan

Konstrukcja układu napędowego Mecanum wykorzystuje koła Mecanum. Koła te mają rolki ustawione pod kątem, co pozwala na ich wszechkierunkowość. Kiedy koła tego układu napędowego obracają się naprzeciwko siebie, orientacja rolek powoduje, że układ napędowy porusza się na boki. Jednakże rolki ustawione pod kątem wymagają większego momentu obrotowego z silników do napędzania kół, a układ napędowy wymaga bardziej złożonego kodu programowania dla swojego ruchu niż napęd standardowy.

Holonomia

Napęd Holonomic jest wielokierunkowy. Konstrukcja ta może być zmontowana z trzema kołami dookólnymi i trzema silnikami lub czterema kołami dookólnymi i czterema silnikami. Te układy napędowe Holonomic można zaprojektować z kołami dookólnymi 2,75”, kołami dookólnymi 3,25” lub kołami dookólnymi 4”. Wersja z trzema kołami dookólnymi i trzema silnikami napędowymi jest zmontowana z kołami ustawionymi względem siebie pod kątem 120o. Wersję z czterema kołami dookólnymi i czterema silnikami można zmontować, ustawiając koła pod kątem w każdym z rogów (czasami nazywane napędem X, a przykład pokazano poniżej) lub umieszczając koła napędowe pośrodku każdej strony napędu baza. Te układy napędowe Holonomic wymagają bardziej złożonego kodu programowania dla swojego ruchu niż napęd standardowy. Napęd na 3 koła nie jest tak stabilny jak napęd na 4 koła.

Śledź jazdę

Napęd gąsienicowy to kolejna odmiana standardowego układu napędowego, w którym zamiast kół zastosowano zestaw bieżnika zbiornika. Z łatwością pokonuje przeszkody. Jednakże napęd czołgowy nie ma możliwości działania dookólnego. Standardowy zestaw bieżnika zbiornika nie zapewnia zbyt dobrej przyczepności. Włączenie niektórych ogniw trakcyjnych bieżnika zbiornika z zestawu ulepszeń bieżnika zbiornika do łańcucha bieżników może zwiększyć przyczepność. Oprócz kół napędowych dostarczanych z zestawem bieżnika zbiornika, koła zębate o wysokiej wytrzymałości mogą być również używane jako koła napędowe.

Niektóre błędy projektowe, których należy unikać podczas montażu układów napędowych

Standardowy napęd

Błędem konstrukcyjnym, jaki można popełnić w przypadku napędu Standard Drive, jest napędzanie wszystkich kół z tym samym przełożeniem i stosowanie kół o różnych średnicach. Ze względu na różnicę w obwodach kół, ten błąd konstrukcyjny powoduje, że większe koła próbują ciągnąć robota do przodu szybciej, niż mogą toczyć się mniejsze koła.

Napęd H

Błąd konstrukcyjny, jaki można popełnić w przypadku napędu H, polega na tym, że piąte środkowe koło znajduje się na innym poziomie niż pozostałe 4 koła. Może się to zdarzyć, jeśli którykolwiek z wałów napędowych układu napędowego nie znajduje się w tej samej odległości od podłoża, co pozostałe. Kiedy wystąpi ten błąd konstrukcyjny, albo koło środkowe, albo koła napędowe podnoszą drugie z ziemi.

Mekan

plik-1YKxpefkC1.jpg

Błędem projektowym, który można popełnić w przypadku układu napędowego Mecanum, jest nieprawidłowe ustawienie kół Mecanum. Gdy wystąpi ten błąd konstrukcyjny, układ napędowy nie będzie się przesuwał na boki.

Holonomia

Błędem konstrukcyjnym, jaki można popełnić w przypadku holonomicznych układów napędowych, jest posiadanie tylko jednego punktu podparcia wałów napędowych. Ten błąd konstrukcyjny umożliwia obracanie się wału napędowego w górę i w dół, co utrudnia obrót wału napędowego w łożysku.

Śledź jazdę

Błędem konstrukcyjnym, jaki można popełnić przy napędzie gąsienicowym, jest napędzanie bieżnika zbiornika za pomocą koła zębatego umieszczonego pośrodku gąsienicy. Ten błąd konstrukcyjny umożliwi przeskakiwanie koła napędowego na ogniwach łańcucha. Koła napędowe powinny mieć co najmniej 120 o owinięcia łańcucha zbiornika.

Porównanie niektórych typów układów napędowych

  Standardowy napęd Napęd H Mekan Holonomia Śledź jazdę
Wymagane minimum silników 2 3 4 3 2
Wielokierunkowy NIE Tak Tak Tak NIE
Poziom programowania Podstawowy do średniozaawansowanego Mediator Zaawansowany Zaawansowany Podstawowy do średniozaawansowanego
Unika wypychania na boki Omni – Słaba przyczepność – Bardzo dobra Sprawiedliwy Doskonały Sprawiedliwy Bardzo dobry
Możliwość pokonania przeszkody Bardzo dobry Słaby Dobry Sprawiedliwy Doskonały
Zagrożenie bezpieczeństwa:
plik-rXVRcJFkVw.png

Punkty uciskowe

Przed włączeniem robota powoli poruszaj kołami, zębatkami i przekładniami, aby upewnić się, że nie ma przewodów, rurek, materiałów elastycznych lub elementów, które mogłyby zostać pochwycone przez ruch.

Metal konstrukcyjny i osprzęt można kupić pod adresem https://www.vexrobotics.com/vexedr/products/structure.

Koła i inny sprzęt umożliwiający poruszanie się można kupić pod adresem https://www.vexrobotics.com/vexedr/products/motion.

For more information, help, and tips, check out the many resources at VEX Professional Development Plus

Last Updated: