Istnieje wiele sposobów na zbudowanie ramienia robota i dodanie go do robota VEX IQ. Ramię robota to mechanizm lub maszyna, której ruchy przypominają ruch ramienia człowieka. Można go używać do podnoszenia, przenoszenia i transportu przedmiotów. Ramiona robota są zwykle przymocowane do wieży na podwoziu i służą do podnoszenia innego manipulatora znajdującego się na końcu ramienia. Do podnoszenia robota z ziemi można również używać ramion.
Silniki są zwykle zamontowane na wieży i napędzają przekładnię zębatą lub układ łańcuchowo-kołowy, który porusza ramieniem. Ramiona mogą również korzystać z gumek, aby ułatwić sobie podnoszenie. Ramiona robota VEX IQ są zazwyczaj zbudowane z belek lub dużych belek. Ramiona mogą być wykonane jako pojedynczy zestaw zmontowanych belek lub dwa ramiona mogą być połączone obok siebie i oddzielone rozpiętością. Do połączenia pary można użyć wsporników poprzecznych wykonanych przy użyciu dystansów lub łączników narożnych.
Poniżej znajdziesz przykłady różnych ramion, które możesz zbudować przy użyciu zestawu VEX IQ.
Ramię wahadłowe
Pojedyncze ramię wahadłowe jest prawdopodobnie najłatwiejszym w montażu ramieniem. To jest typ ramienia, który można znaleźć w wersji ClawBot IQ (1. generacja) build. Manipulator na końcu podąża za łukiem ruchu ramienia wahadłowego. Istnieje możliwość zastosowania konstrukcji z ramieniem obrotowym, które przejdzie ponad szczytem wieży i sięgnie drugiej strony robota.
Jednakże ruch ten może stanowić problem w przypadku biernego widelca, łyżki lub elementu gry, który musi pozostać w poziomie.
Ramiona łączące
Ramiona łączące to ramiona zawierające więcej niż jeden obrotowy pręt, który tworzy połączenia pomiędzy wieżą i wieżą końcową.
- Połączenia te są zazwyczaj zbudowane tak, aby tworzyły równoległobok.
- Gdy odległość między równoległymi połączeniami tych prętów i wież jest taka sama, pozostają one równoległe podczas podnoszenia ramienia. Dzięki temu podnoszony przez ramię przedmiot może pozostać w miarę poziomy. Jednak ramię porusza się po niewielkim łuku podczas podnoszenia.
- Wysokość podnoszenia tych ramion jest ograniczona, ponieważ w pewnym momencie drążki równoległe zetkną się ze sobą.
Ramiona łączące obejmują: 4-barkowe, 6-barkowe, łańcuchowe i podwójne 4-barkowe wsteczne. Przykłady takich wariantów ramion robota można znaleźć poniżej.
4-taktowy
Ramię 4-prętowe jest najłatwiejsze w montażu ze względu na prostą konstrukcję składającą się z dwóch zestawów równoległych prętów. Jego budowa zwiększa również stabilność ramienia i pozwala mu na duży zakres ruchu. Ramię 4-Bar składa się z połączenia wieżowego, zestawu równoległych ramion łączących oraz połączenia wieży z manipulatorem.
Przykład ramienia 4-punktowego można znaleźć w ClawBot (2. generacja). Aby zbudować ClawBota, możesz wykonać czynności przedstawione na poniższej grafice lub zapoznać się z Instrukcjami budowy 2D.
6-taktowy
Ramię 6-punktowe jest przedłużeniem ramienia łączącego 4-punktowego. Osiąga się to poprzez zastosowanie dłuższego górnego drążka i przedłużonego drążka końcowego w pierwszym zestawie połączeń. Dłuższy pręt służy jako dolny łącznik dla drugiego zestawu łączników, a przedłużony pręt końcowy służy jako „wieża” dla pozostałych dwóch górnych łączników.
Ramię 6-prętowe zwykle sięga wyżej niż ramię 4-prętowe, jednak wysuwa się ono dalej podczas obrotu w górę i może spowodować przewrócenie się robota, jeśli rozstaw osi nie jest wystarczająco duży.
Łańcuch-Prowadnica
Ramię prowadnicy łańcucha wykorzystuje zębatki i łańcuch, tworząc ramię łączące. Przez wieżę przechodzi zamknięty szyb. Do wieży i na pokrywie wału zamontowano koło zębate. Dzięki temu wał może się obracać, podczas gdy koło zębate pozostaje przymocowane do wieży. Wał jest przymocowany do ramienia, a do podnoszenia i opuszczania ramienia używany jest silnik z systemem zębatek/łańcuchów lub przekładnią zębatą.
Przez drugi koniec ramienia przechodzi kolejny swobodnie obracający się wał. Manipulator końcowy jest zamontowany do drugiego koła zębatego o tym samym rozmiarze. Gdy łańcuch jest połączony między zębatkami ramienia, zachowuje się jak układ 4-prętowy, ponieważ układ silnika obraca ramię.
Aby zapewnić odstęp dla łańcucha, może być konieczne użycie dłuższych sworzni z podkładkami lub krótkich dystansów, aby przymocować zębatki do belek.
Zaletą ramienia z prowadnicą łańcucha jest to, że nie posiada ono dwóch ogniw, które ograniczałyby jego wysokość. Jeśli jednak łańcuch się odczepi lub pęknie jedno z ogniw, ramię ulegnie uszkodzeniu.
Podwójny odwrotny 4-takt
Montaż podwójnego odwróconego ramienia 4-punktowego wymaga najwięcej planowania i czasu. Prawie zawsze montuje się je parami, aby wyrównać siły działające na ramiona. Montaż tych ramion rozpoczyna się od połączenia czteropunktowego. Łącznik końcowy służy jako druga wieża dla górnego zestawu czterech drążków.
Zazwyczaj duże koło zębate montuje się na dalszym końcu górnego łącznika dolnego 4-belki, a kolejne duże koło zębate montuje się na bliższym końcu dolnego łącznika górnego 4-belki. Gdy ramię jest podnoszone, dwa koła zębate zazębiają się, przesuwając górny zestaw 4 prętów w kierunku przeciwnym do zestawu dolnego, wyciągając ramię do góry.
Przy projektowaniu podwójnego odwróconego ramienia 4-belkowego ważne jest zapewnienie prześwitu, tak aby górny 4-belkowy element mógł przejść albo do wewnątrz, albo na zewnątrz dolnego 4-belkowego elementu. Można to osiągnąć, montując górne 4 pręty wewnątrz centralnego układu przekładniowego, a dolne 4 pręty na zewnątrz układu przekładniowego.
- Górny 4-pręt zamontowany wewnątrz przekładni
-
Dolny 4-pręt zamontowany na zewnątrz przekładni.
Zapewnienie jak największej liczby poprzecznych podpór pomiędzy ramionami pomoże zachować stabilność ramion.
Wiele konstrukcji z podwójnym odwrotnym 4-prętowym układem napędowym montuje silnik(i) podnośnika z przekładnią 12T do drugiej wieży i napędza duże przekładnie w podnośniku. Można je jednak podnosić za pomocą silników/przekładni na wieżach stacjonarnych przymocowanych do podwozia lub w obu tych miejscach.
Podwójne odwrócone 4-belki mogą mieć największy zasięg i najbardziej liniowe podnoszenie ze wszystkich omawianych ramion. Ze względu na możliwą ekstremalną wysokość, jaką może osiągnąć robot przy tej konstrukcji, należy zachować ostrożność podczas prowadzenia robota z całkowicie wyciągniętym ramieniem, w przeciwnym razie robot może się przewrócić.
Kliknij ten link, aby zobaczyć dokładniejszy model 3D ramienia Double Reverse 4-Bar.
Więcej informacji znajdziesz w filmie instruktażowym Arm Design i streszczeniu lekcji w laboratorium Up and Over STEM.