Há várias maneiras de construir um braço robótico para adicionar ao seu robô VEX IQ. Um braço robótico é um mecanismo ou máquina que funciona de forma semelhante ao movimento de um braço humano. Ele pode ser usado para pegar, mover e transportar objetos. Os braços do robô geralmente são presos a uma torre no chassi e são usados para levantar outro manipulador na extremidade do braço. Os braços também podem ser usados para levantar o robô do chão.
Os motores geralmente são montados na torre e acionam um trem de engrenagens ou um sistema de corrente e roda dentada para mover o braço. Os braços também podem usar elásticos para ajudar no levantamento. Os braços do robô VEX IQ geralmente são montados a partir de vigas ou vigas grandes. Os braços podem ser apenas um único conjunto de vigas montadas ou dois braços podem ser pareados lado a lado com um vão entre eles. Suportes cruzados feitos com espaçadores ou conectores de canto podem ser usados para conectar o par.
Veja abaixo exemplos de uma variedade de braços que você pode construir com um kit VEX IQ.
Braço oscilante
Um único braço oscilante é talvez o braço mais fácil de montar. Este é o tipo de braço encontrado no ClawBot IQ (1ª geração), construção. O manipulador na extremidade segue o arco do movimento do braço oscilante. É possível que um projeto de braço oscilante passe por cima da torre e alcance o outro lado do robô.
No entanto, esse movimento pode ser um problema com um garfo passivo, uma concha ou uma peça de jogo que precisa permanecer nivelada.
Braços de ligação
Braços de ligação são braços que envolvem mais de uma barra pivotante que faz a ligação entre uma torre e uma torre final.
- As ligações são normalmente construídas para formar um paralelogramo.
- Quando essas barras e torres têm a mesma distância entre suas ligações paralelas, elas permanecem paralelas à medida que o braço se levanta. Isso pode manter o que quer que o braço esteja levantando relativamente nivelado. No entanto, o braço se move em um leve arco ao ser levantado.
- Esses braços são limitados na altura em que podem ser levantados porque em algum momento as barras paralelas entrarão em contato uma com a outra.
Os braços de ligação incluem: 4 barras, 6 barras, barra de corrente e 4 barras duplas reversas. Veja abaixo exemplos dessas variações de braço robótico.
4-Bar
O braço de 4 barras é o mais fácil de montar devido à sua estrutura simples, composta por dois conjuntos de barras paralelas. Sua estrutura também aumenta sua estabilidade e permite que esse braço tenha uma grande amplitude de movimento. O braço de 4 barras contém uma conexão de torre, um conjunto de braços de ligação paralelos e uma conexão de torre/manipulador final.
Um exemplo do braço de 4 barras pode ser encontrado no ClawBot (2ª geração). Para construir o ClawBot, você pode seguir os passos no gráfico abaixo ou visualizar as Instruções de construção 2D.
6-Bar
O braço de 6 barras é uma extensão do braço de articulação de 4 barras. Isso é feito usando uma barra superior mais longa e uma barra final estendida no primeiro conjunto de articulações. A barra mais longa serve como ligação inferior para o segundo conjunto de ligações e a barra final estendida serve como uma “torre” para as duas ligações superiores restantes.
Um braço de 6 barras geralmente consegue alcançar mais alto do que um braço de 4 barras, no entanto, eles se estendem mais à medida que sobem e podem fazer com que o robô tombe se a distância entre eixos não for grande o suficiente.
Barra de corrente
O braço da barra de corrente usa rodas dentadas e corrente para criar um braço de ligação. Um poço coberto atravessa a torre. Uma roda dentada é montada na torre e sobre a tampa do eixo. Isso permite que o eixo gire enquanto a roda dentada permanece presa à torre. O eixo é fixado ao braço e um motor com um sistema de roda dentada/corrente ou trem de engrenagens é usado para levantar e abaixar o braço.
Outro eixo de rotação livre é passado pela outra extremidade do braço. O manipulador final é montado em uma segunda roda dentada do mesmo tamanho. Quando a corrente é conectada entre as rodas dentadas do braço, a corrente age como uma articulação de 4 barras enquanto um sistema motor gira o braço.
Pode ser necessário usar pinos mais longos com espaçadores ou espaçadores curtos para prender as rodas dentadas às vigas e permitir folga para a corrente.
A vantagem de um braço com barra de corrente é que ele não tem duas articulações se unindo, limitando sua altura. No entanto, se a corrente se soltar ou tiver um elo quebrado, o braço falhará.
Duplo reverso 4 barras
O braço duplo reverso de 4 barras requer mais planejamento e tempo para ser montado. Eles são quase sempre montados em pares para equalizar as forças nos braços. A montagem desses braços começa com uma articulação de quatro barras. A articulação final serve como uma segunda torre para um conjunto superior de quatro barras.
Normalmente, uma engrenagem grande é montada na extremidade mais distante da articulação superior da barra inferior de 4 e outra engrenagem grande é montada na extremidade mais próxima da articulação inferior da barra superior de 4. À medida que o braço é levantado, as duas engrenagens se entrelaçam, movendo o conjunto superior de 4 barras na direção reversa para o conjunto inferior, estendendo o braço para cima.
Ao projetar um braço duplo reverso de 4 barras, é importante fornecer folga para que as 4 barras superiores possam passar para dentro ou para fora das 4 barras inferiores. Isso pode ser feito montando as 4 barras superiores na parte interna do sistema de engrenagens central e as 4 barras inferiores na parte externa do sistema de engrenagens.
- Barra superior de 4 montada na parte interna da engrenagem
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Barra inferior de 4 barras montada na parte externa da engrenagem.
Fornecer o máximo de apoios cruzados possível entre os dois braços ajudará a mantê-los estáveis.
Muitos projetos de 4 barras duplas reversas montam o(s) motor(es) de elevação com uma engrenagem de 12T na segunda torre e acionam as engrenagens grandes no elevador. No entanto, eles podem ser levantados com sistemas de motor(es)/engrenagens nas torres estacionárias fixadas ao chassi ou em ambos os locais.
O double reverse 4-bars pode ter o maior alcance e a elevação mais linear de todos os braços discutidos. Devido à possível altura extrema que pode ser alcançada com este projeto, é preciso ter cuidado ao dirigir o robô com o braço totalmente estendido, ou o robô pode tombar.
Use este link para ver um modelo 3D de um braço duplo reverso de 4 barras com mais detalhes.
Para mais informações, assista ao vídeo Arm Design e ao Resumo da Lição no Laboratório STEM Up and Over.