Układ napędowy umożliwia robotowi poruszanie się dzięki wykorzystaniu kół, gąsienic czołgu lub innej metody. Układ napędowy jest czasami nazywany podstawą napędową. Jednym z pierwszych zagadnień, jakie należy rozważyć podczas projektowania robota, jest określenie rodzaju układu napędowego, jaki należy zastosować. Napędy Clawbot są wystarczające na początek, ale dodatkowe układy napędowe mogą zapewnić robotowi znacznie większą funkcjonalność, np. umożliwić mu poruszanie się na boki, a także skręcanie i jazdę do przodu i do tyłu. Ten typ ruchu nazywa się ruchem wielokierunkowym. Układy napędowe mogą również musieć pokonywać przeszkody lub opierać się bocznym naciskom innego robota. Roboty projektowane na potrzeby zawodów mogą zdobyć przewagę konkurencyjną poprzez dobranie układu napędowego odpowiadającego ich strategii gry.
Przy wyborze układu napędowego dla robota biorącego udział w zawodach należy wziąć pod uwagę następujące kwestie:
- Czy na boisku znajdują się przeszkody, przez które trzeba przejechać lub na które trzeba się wspiąć? Gąsienice lub koła o większej średnicy mogą pomóc w pokonywaniu przeszkód.
- Na jaki stopień ochrony będzie narażony układ napędowy? W niektórych grach bariera oddziela przeciwników, a defensywny układ napędowy, którego nie można łatwo rozproszyć na boki, nie jest aż tak istotny.
- Jak dużą zaletą jest wielokierunkowy układ napędowy?
- Czy układ napędowy będzie napędzał wiele ciężkich elementów gry, czy musi być szybki? Maksymalną prędkość lub moment obrotowy wytwarzany przez układ napędowy można dostosować poprzez zmianę przełożenia, wymianę wkładów przekładni V5 Smart Motor Gear Cartridges i/lub zmianę średnicy kół.
- Jak wysoko i jak daleko będzie mógł sięgnąć ten robot? Roboty, które sięgają wysoko i/lub na zewnątrz, mają większą powierzchnię układu napędowego i niższy środek ciężkości. Koła o małej średnicy mogą być pomocne w obu przypadkach.
- Ile silników będzie potrzebnych do innych funkcji niż układ napędowy? Niektóre zasady zawodów ograniczają liczbę silników w robocie.
Przedstawione rozważania stanowią jedynie przykłady (choć nie wszystkie) rodzajów analiz, które należy stosować przy wyborze układu napędowego dla robota biorącego udział w zawodach.
Opisy niektórych typów układów napędowych
Napęd standardowy
Układ napędowy Standard Drivetrain jest również znany jako układ napędowy ładowarki burtowej i jest jednym z najpopularniejszych układów napędowych. Standardowy układ napędowy może być napędzany dwoma silnikami. Silniki te mogą być używane do bezpośredniego napędzania kół napędowych lub mogą być częścią układu przekładniowego mogącego mieć wiele kół napędowych. Układ napędowy może być również zaprojektowany tak, aby zawierał wiele silników i wiele kół. Te odmiany są czasami nazywane napędem na cztery koła, napędem na sześć kół itp. Ten układ napędowy może wykorzystywać różnorodne koła VEX. Brakuje mu jednak zdolności do kierowania ruchem dookólnym.
Powyższa grafika przedstawia standardowy układ napędowy zasilany dwoma silnikami. Grafikę można obracać, przybliżać i oddalać, aby obejrzeć każdy kąt układu napędowego z dwoma silnikami. Wybierz części, aby wyświetlić nazwę każdego komponentu.
Powyższa grafika przedstawia standardowy układ napędowy zasilany czterema silnikami. Zastosowanie czterech silników zapewnia dodatkową moc, co przekłada się na większą prędkość, większy moment obrotowy oraz lepszą przyczepność i stabilność. Grafikę można obracać, przybliżać i oddalać, aby obejrzeć każdy kąt układu napędowego z dwoma silnikami. Wybierz części, aby wyświetlić nazwę każdego komponentu.
Napęd H
Napęd H Drive wykorzystuje trzy lub pięć silników z czterema kołami wielokierunkowymi i piątym kołem wielokierunkowym ustawionym prostopadle pomiędzy pozostałymi kołami układu napędowego. Układ kół umożliwia napędowi wielokierunkowemu. Napęd H Drive może wykorzystywać koła Onmni-Directional o średnicy 2,75 cala, koła Omni-Directional o średnicy 3,25 cala lub koła Omni-Directional o średnicy 4 cali. Jednakże ten typ układu napędowego może być przesuwany na boki przez innego robota dzięki rolkom na kołach wielokierunkowych. Piąte koło środkowe może również zaczepić o przeszkodę, gdy robot próbuje przez nią przejechać.
Mekanum
Konstrukcja układu napędowego Mecanum wykorzystuje koła Mecanum. Koła te mają rolki ustawione pod kątem, co zapewnia im wszechkierunkowość. Gdy koła tego układu napędowego obracają się w przeciwnych kierunkach, 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 programistycznego do sterowania ruchem niż w przypadku napędu standardowego.
Holonomiczny
Holonomic Drivetrain jest wielokierunkowy. Konstrukcję tę można zmontować albo z trzema kołami wielokierunkowymi i trzema silnikami, albo z czterema kołami wielokierunkowymi i czterema silnikami. Układy napędowe Holonomic mogą być zaprojektowane z kołami wielokierunkowymi 2,75”, 3,25” lub 4”. Wersja z trzema kołami wielokierunkowymi i trzema silnikami napędowymi jest montowana z kołami ustawionymi względem siebie pod kątem 120o. Wersję z czterema kołami wielokierunkowymi i czterema silnikami można zmontować, ustawiając koła pod kątem w każdym z narożników (czasami nazywa się to napędem X, przykład pokazano poniżej) lub umieszczając koła napędowe na środku każdej strony podstawy napędowej. Tego typu holonomiczne układy napędowe wymagają bardziej złożonego kodu programistycznego do sterowania ruchem niż układy napędowe standardowe. Napęd na 3 koła nie jest tak stabilny jak napęd na 4 koła.
Napęd gąsienicowy
Układ Track Drive to kolejna odmiana układu napędowego Standard Drivetrain, w której zamiast kół zastosowano zestaw Tank Tread Kit. Z łatwością pokonuje przeszkody. Jednakże Tank Drive nie ma możliwości jazdy wielokierunkowej. Standardowy zestaw bieżnika Tank Tread Kit nie zapewnia zbyt dobrej przyczepności. Dodanie do łańcucha bieżnika kilku ogniw trakcyjnych Tank Tread z zestawu Tank Tread Upgrade Kit może zwiększyć przyczepność. Oprócz zębatek napędowych dołączonych do zestawu Tank Tread Kit, zębatki o dużej wytrzymałości można również stosować jako zębatki napędowe.
Niektóre błędy konstrukcyjne, których należy unikać podczas montażu układów napędowych
Napęd standardowy
Błędem konstrukcyjnym, który można popełnić w przypadku napędu standardowego, jest napędzanie wszystkich kół tym samym przełożeniem i stosowanie kół o różnych średnicach. Z powodu różnicy obwodów kół ten błąd konstrukcyjny sprawia, że większe koła próbują ciągnąć robota do przodu szybciej, niż mniejsze koła są w stanie się toczyć.
Napęd H
Błędem konstrukcyjnym, który może być popełniony w przypadku napędu H, jest umieszczenie piątego koła środkowego na innym poziomie niż pozostałe 4 koła. Może się tak zdarzyć, gdy którykolwiek z wałów napędowych układu napędowego nie znajduje się w takiej samej odległości od podłoża, jak pozostałe. Gdy wystąpi ten błąd konstrukcyjny, koło środkowe lub koła napędowe unoszą się nad podłożem.
Mekanum
Jednym z błędów konstrukcyjnych, jakie można popełnić w przypadku układu napędowego Mecanum, jest nieprawidłowe ustawienie kół Mecanum. Gdy wystąpi ten błąd konstrukcyjny, układ napędowy nie będzie się poruszał na boki.
Holonomiczny
Błędem konstrukcyjnym, który można popełnić w przypadku holonomicznych układów napędowych, jest stosowanie tylko jednego punktu podparcia dla wałów napędowych. Ten błąd konstrukcyjny powoduje, że wał napędowy może się obracać w górę i w dół, co utrudnia obracanie się wału napędowego w łożysku.
Napęd gąsienicowy
Błędem konstrukcyjnym, który można popełnić w przypadku napędu gąsienicowego, jest napędzanie gąsienicy za pomocą zębatki znajdującej się na środku gąsienicy. Ten błąd konstrukcyjny powoduje przeskakiwanie koła napędowego na ogniwach łańcucha. Koła napędowe powinny mieć co najmniej 120 o owinięcia łańcucha.
Porównanie niektórych typów układów napędowych
| Napęd standardowy | Napęd H | Mekanum | Holonomiczny | Napęd gąsienicowy | |
|---|---|---|---|---|---|
| Minimalna wymagana liczba silników | 2 | 3 | 4 | 3 | 2 |
| Wielokierunkowy | NIE | Tak | Tak | Tak | NIE |
| Poziom programowania | Podstawowy do średnio zaawansowanego | Mediator | Zaawansowany | Zaawansowany | Podstawowy do średnio zaawansowanego |
| Unika pchania na boki | Omni - słaba przyczepność - bardzo dobra | Sprawiedliwy | Doskonały | Sprawiedliwy | Bardzo dobry |
| Zdolność do pokonania przeszkody | Bardzo dobry | Słaby | Dobry | Sprawiedliwy | Doskonały |
|
Zagrożenie bezpieczeństwa: |
Punkty zaciskuPrzed włączeniem robota powoli poruszaj kołami, zębatkami i przekładniami, aby upewnić się, że w pobliżu nie ma żadnych przewodów, rurek, materiałów elastycznych ani elementów konstrukcyjnych, które mogłyby zostać zakleszczone podczas ruchu. |
Konstrukcje metalowe i okucia można nabyć pod adresem https://www.vexrobotics.com/vexedr/products/structure.
Koła i inny osprzęt ruchowy można nabyć pod adresem https://www.vexrobotics.com/vexedr/products/motion.