Legacy – Начало работы с пневматикой с помощью системы V5

Пневматика — очень эффективный способ создания линейного движения. Пневматические цилиндры очень эффективны для приведения в действие захватов, переключения передач между системами передач и многих других задач. Кроме того, пневматика добавляет вашему роботу еще один источник энергии, с ней очень интересно работать, и она дает знания о пневматических системах, которые широко используются в промышленности.

Когда пневматические цилиндры активируются, они либо полностью выдвигаются, либо полностью втягиваются.

Примечание: команды соревнований по робототехнике VEX (VRC/VEX U/VEX AI), которые планируют использовать пневматику, должны внимательно прочитать Правила для роботов, касающиеся пневматических систем, в Руководстве по игре.


Как работает пневматика

Схема, иллюстрирующая компоненты и компоновку устаревшей пневматики в робототехнике VEX V5, на которой выделены ключевые детали и их соединения для образовательных целей.

Пневматика работает за счет давления воздуха. Это можно сделать с помощью чего-то простого, например, насоса для велосипедных шин.

Базовая пневматическая система использует резервуар для хранения, в котором давление воздуха можно накачивать велосипедным насосом, пневматические трубки для подключения устройств, клапан для контроля сброса давления и пневматический цилиндр.

Схема, иллюстрирующая компоненты и компоновку V5 Legacy Pneumatics, демонстрирующая конфигурацию и соединения пневматических элементов для робототехнических приложений.

Пневматический цилиндр двойного действия работает, когда клапан сбрасывает давление воздуха в нижнюю часть цилиндра. Давление воздуха давит на поверхность внутреннего поршня, в результате чего поршень и шток поршня выталкиваются из цилиндра.

Когда поршень/шток поршня выдвигается, выхлопной воздух выходит из верхней части цилиндра.

Схема, иллюстрирующая компоненты и компоновку пневматической системы VEX V5 Legacy, демонстрирующая различные детали и их соединения в образовательных целях.

Клапан также можно настроить на сброс давления воздуха в верхнюю часть цилиндра. Когда это происходит, давление воздуха толкает поршень и шток поршня обратно в цилиндр.

Когда поршень/шток движется внутрь, выхлопной воздух выходит из нижней части цилиндра.

Схема, иллюстрирующая компоненты и компоновку устаревшей пневматики в робототехнике V5, демонстрирующая различные детали и их соединения для лучшего понимания системы.

Пневматический цилиндр одностороннего действия работает в основном таким же образом, за исключением того, что пружина толкает поршень/шток обратно внутрь. Цилиндр одностороннего действия имеет только одно отверстие/штуцер для входа и выхода воздуха.

Дополнительную информацию о доступных пневматических комплектах для системы V5 см. в статье Выбор пневматического комплекта для системы V5 из библиотеки VEX.


Пневматические компоненты

Хранение воздуха

В хранилище воздуха как для цилиндров двойного действия, так и для цилиндров одностороннего действия, по существу, используются одни и те же компоненты.

Схема, иллюстрирующая компоненты и компоновку устаревшей пневматики в робототехнических системах V5, включая различные пневматические детали и их соединения.

Воздушный резервуар — Резервуар, 1-1/2 дюйма X 4 дюйма, с портом M5 1/8 дюйма NPT & — US14227-S0400

Воздушный резервуар — это место, где хранится воздух для пневматической системы.

Примечание: Концевые гайки можно снять с резервуара для уменьшения веса.

Схема, иллюстрирующая компоненты и компоновку пневматической системы V5 Legacy, демонстрирующая различные пневматические элементы и их соединения в образовательных целях.

Схема, иллюстрирующая компоненты и компоновку устаревшей пневматической системы VEX V5, включая цилиндры, клапаны и соединения, используемые в образовательных робототехнических приложениях.

Водохранилище имеет два порта. По одному на каждом конце. К этим резьбовым портам можно подключить клапан шинного насоса Schrader или фитинг резервуара.

Схема, иллюстрирующая компоненты и компоновку устаревших пневматических систем VEX V5, демонстрирующая клапаны, цилиндры и соединения в образовательных целях.

Резервуар можно прикрепить к роботу, обернув его и структурную деталь стяжками дюйма.

Схема устаревших пневматических компонентов VEX V5, иллюстрирующая различные детали и их соединения, используемые в образовательных робототехнических приложениях.

Резервуар также можно прикрепить к роботу, обернув резервуар стальным прутком и вставив винт в отверстия, где соединяются две стороны прута. На винт можно надеть гайку, образуя зажим.

Схема, иллюстрирующая компоненты и компоновку пневматической системы V5 Legacy, включая различные пневматические детали и их соединения, используемые в образовательных целях в робототехнике.

Фитинг шинного насоса (клапан шинного насоса Schrader) — это место, где прикрепляется/отсоединяется воздушный насос для создания давления в пневматической системе.

Схема, иллюстрирующая компоненты и компоновку устаревших пневматических систем в робототехнике V5, на которой выделены ключевые детали и их соединения для лучшего понимания функциональности.

Схема компонентов пневматической системы VEX V5 Legacy, иллюстрирующая расположение и соединения различных пневматических деталей, используемых в робототехнике.

Один слой тефлоновой ленты можно обернуть вокруг резьбы фитинга перед ввинчиванием его в отверстие воздушного резервуара. Это поможет сделать герметичное уплотнение.

Более подробную информацию о создании герметичных уплотнений можно найти в статье Предотвращение утечки воздуха в пневматической системе VEX из библиотеки VEX.

Схема, иллюстрирующая компоненты и компоновку устаревшей пневматики в робототехнике V5, демонстрирующая расположение и соединения различных пневматических деталей.

Сердечник клапана шинного насоса Schrader можно нажать, чтобы сбросить давление в системе.

Схема, иллюстрирующая компоненты и конфигурацию устаревшей пневматики в робототехнических системах V5, демонстрирующая различные пневматические детали и их соединения для лучшего понимания функциональности системы.

Схема, иллюстрирующая компоненты и настройку устаревшей пневматики в робототехнике VEX V5, с маркировкой деталей и соединений для эффективного понимания системы.

В фитинг резервуара вставляется пневматическая трубка, которая подает давление воздуха в остальную часть системы.

В резьбу фитинга уже нанесен тефлон для уменьшения утечек воздуха.

Схема, иллюстрирующая компоненты и компоновку пневматической системы V5 Legacy, включая различные пневматические элементы и их соединения, используемые в робототехнике.

Все фитинги для пневматических трубок принимают трубку, просто вставляя трубку в фитинг до упора.

Чтобы освободить трубку, необходимо надавить на внешний воротник в сторону фитинга, после чего трубку можно будет снять.

Схема, иллюстрирующая компоненты и компоновку устаревшей пневматики в робототехнических системах V5, демонстрирующая различные детали и их соединения для лучшего понимания пневматических функций.

Т-образный фитинг - Т-образный фитинг для клапанов. Этот Т-образный фитинг позволит разделить подачу воздуха на два клапана.

Примечание: фитинг также можно использовать для управления двумя цилиндрами одностороннего действия с одним значением.

Схема, иллюстрирующая компоненты и компоновку устаревшей пневматики в робототехнических системах V5, на которой выделены ключевые детали и соединения для эффективного понимания функциональности системы.

Регулятор давления — мини-регулятор с фитингами диаметром 4 мм позволяет регулировать давление воздуха, проходящего вниз по потоку в системе.

Давление регулируется поворотом штока, перемещением его внутрь или наружу.

При полностью вывернутом штоке давление воздуха будет самым высоким. Величина давления воздуха определяет величину силы, которую приложит цилиндр.

Схема, иллюстрирующая компоненты и функциональность устаревшей пневматики в робототехнике V5, с маркировкой деталей и соединений для лучшего понимания системы.

Комплект пневматики двойного действия поставляется с переключателем включения/выключения – пальцевым клапаном.

Это позволит вам включить подачу воздуха в систему и сбросить давление воздуха в системе.

Схема, иллюстрирующая компоненты и компоновку пневматической системы V5 Legacy, включая клапаны, цилиндры и соединения, используемые в робототехнике.

Схема компонентов VEX V5 Legacy Pneumatics, иллюстрирующая различные детали и их соединения, используемые в робототехнике для эффективного движения и управления.

Убедитесь, что стрелки, выдавленные на клапане, направлены от воздушного резервуара к системе. Другими словами, стрелка должна быть направлена ​​в направлении движения воздуха.

Схема, иллюстрирующая компоненты и компоновку устаревшей пневматики в робототехнике V5, показывающая различные детали и их соединения для лучшего понимания системы.

Когда ручка находится на одной линии с трубкой, в системе есть воздух.

Когда ручка постоянно выровнена поперек трубки, подача воздуха отключается и давление воздуха из верхнего потока в системе сбрасывается.

Контроль воздуха

Схема, иллюстрирующая компоненты и компоновку устаревшей пневматики в робототехнике V5, с маркировкой деталей и соединений для ясности.

Управление воздухом двойного действия

Одиночный электромагнитный клапан прямого и обратного хода 5/2 управляет потоком воздуха в цилиндрах двойного действия.

Схема, иллюстрирующая компоненты и компоновку устаревшей пневматики в робототехнике V5, включая маркированные детали и соединения для лучшего понимания системы.

Фитинги для клапанов, ввинчиваются в отверстия на электромагнитном клапане.

Будьте осторожны, чтобы не перерезать резьбу фитингов во время их ввинчивания в порт.

Схема, иллюстрирующая компоненты и компоновку пневматической системы V5 Legacy, включая маркировку деталей для четкой идентификации и понимания функциональных возможностей системы.

Вверните фитинг в порт A и порт B в верхней части клапана.

Схема, иллюстрирующая компоненты и компоновку пневматической системы V5 Legacy, включая различные пневматические детали и их соединения, используемые в робототехнике.

Вверните фитинг в порт с надписью P, через который давление воздуха будет подаваться в клапан.

Оставьте два отверстия с надписью R открытыми, чтобы обеспечить выход отработанного воздуха.

Схема, иллюстрирующая компоненты и компоновку устаревшей пневматики в робототехнике V5, на которой выделены ключевые детали и их соединения для понимания функциональности системы.

При настройке по умолчанию порт A будет питать нижний порт цилиндра двойного действия, а порт B будет питать верхний порт. Это приведет к запуску цилиндра с втянутым штоком.

Однако, если есть условия, когда выгодно начинать с выдвинутым штоком цилиндра, два порта можно переключить.

Электромагнитные клапаны можно прикрепить к роботу с помощью стяжек. Примечание: не закрывайте выпускные отверстия соленоида стяжками. Если это произойдет, цилиндр не будет двигаться.

Схема, иллюстрирующая компоненты и конфигурацию устаревшей пневматики в робототехнических системах V5, демонстрирующая расположение и соединения различных пневматических деталей.

В верхней части клапана есть небольшая синяя кнопка, которую можно нажать с помощью небольшого инструмента, например, ключа Star Drive или ручки. Нажатие этой кнопки вручную откроет значение для проверки потока воздуха в цилиндре.

Схема, иллюстрирующая компоненты и компоновку устаревшей пневматики для робототехнических систем V5, на которой выделены ключевые детали и их соединения.

Схема, иллюстрирующая компоненты и компоновку устаревшей пневматики в робототехнических системах V5, на которой выделены ключевые детали и их соединения для лучшего понимания функциональности системы.

Электромагнитный привод — кабель с приводом, подключается к электромагнитному клапану двойного действия на одном конце и обеспечивает соединение с 3-проводным портом робота-мозга V5 на другом конце.

Если необходима большая длина, можно использовать удлинительный кабель между соленоидным приводом и мозгом робота V5.

Схема, иллюстрирующая компоненты и компоновку устаревших пневматических систем в робототехнике V5, демонстрирующая различные детали и их соединения для лучшего понимания функциональности.

Управление воздухом одностороннего действия

Соленоид, вкл./выкл. — электромагнитный клапан 3/2 управляет цилиндрами одностороннего действия.

Схема, иллюстрирующая компоненты и компоновку устаревшей пневматики в робототехнике V5, включая маркированные детали и соединения для лучшего понимания системы.

Фитинги того же типа для клапанов ввинчиваются в отверстия электромагнитного клапана.

Опять же, будьте осторожны, чтобы не перепутать резьбу фитингов при их ввинчивании в порт.

Схема, иллюстрирующая компоненты и компоновку устаревшей пневматики в робототехнике V5, включая клапаны, цилиндры и разъемы, помогающая понять функциональность и конструкцию системы.

Вверните фитинг в порт А в верхней части клапана.

Схема, иллюстрирующая компоненты и компоновку устаревшей пневматики в робототехнических системах V5, демонстрирующая различные детали и их соединения для лучшего понимания работы пневматики.

Вверните фитинг в порт с надписью P, через который давление воздуха будет подаваться в клапан. Оставьте порт с надписью R открытым, чтобы обеспечить выход отработанного воздуха.

Схема, иллюстрирующая компоненты и компоновку пневматической системы VEX V5 Legacy, на которой в образовательных целях выделены ключевые детали и их соединения.

Порт А будет питать нижний порт цилиндра одностороннего действия.

Электромагнитные клапаны можно прикрепить к роботу с помощью стяжек.

Примечание: Не закрывайте выпускное отверстие соленоида стяжками. Если это произойдет, цилиндр не будет двигаться.

Схема, иллюстрирующая компоненты и компоновку устаревшей пневматики в робототехнических системах V5, демонстрирующая различные пневматические детали и их соединения для лучшего понимания функциональности системы.

В верхней части клапана имеется небольшая оранжевая кнопка, которую можно нажать с помощью небольшого инструмента, например, ключа Star Drive или ручки. Нажатие этой кнопки вручную откроет значение для проверки потока воздуха в цилиндре.

Схема компонентов VEX V5 Legacy Pneumatics, иллюстрирующая различные детали и их соединения, используемые для улучшения функциональности робототехники.

Схема, иллюстрирующая компоненты и компоновку устаревшей пневматики в робототехнических системах V5, на которой выделены ключевые детали и их соединения для лучшего понимания функциональности системы.

Электромагнитный привод — кабель с приводом, подключается к электромагнитному клапану одностороннего действия на одном конце и обеспечивает соединение с 3-проводным портом на роботизированном мозге V5 на другом конце.

Если необходима большая длина, можно использовать удлинительный кабель между соленоидным приводом и мозгом робота V5.

Схема, иллюстрирующая компоненты и компоновку пневматической системы VEX V5 Legacy, включая клапаны, датчики и трубки, используемые для образовательных робототехнических приложений.

Как соленоид двойного действия, так и соленоид одинарного действия могут управляться с помощью цифрового выходного устройства в рамках пользовательского проекта VEXcode V5.

Дополнительную информацию о программировании пневматики см. в статьеУправление пневматикой с помощью кнопок на контроллере из библиотеки VEX.

Пневматические цилиндры

Схема, иллюстрирующая компоненты и компоновку пневматической системы V5 Legacy, включая различные пневматические детали и их соединения, имеющие отношение к робототехнике VEX.

Цилиндр двойного действия

Цилиндр двунаправленного действия - цилиндр двойного действия диаметром 10 мм имеет порты на обоих концах.

Стержень имеет резьбу с двумя гайками. Их можно использовать для крепления шарнира штока цилиндра.

Передняя часть цилиндра имеет резьбу, и ее можно использовать в качестве альтернативного метода крепления цилиндра, просверлив отверстие в детали конструкции, вставив цилиндр и затем закрепив гайкой цилиндра.

Если этот метод крепления не используется, гайку можно снять, чтобы уменьшить вес робота.

Схема, иллюстрирующая компоненты и компоновку устаревшей пневматики в робототехнике V5, демонстрирующая различные детали и их соединения для оптимальной функциональности.

Расходомер — регулятор расхода коленчатого расходомера М5, можно ввинтить в верхнее отверстие цилиндра.

Расходомер может контролировать поток воздуха через цилиндр, который будет контролировать скорость выдвижения и втягивания штока цилиндра.

Схема, иллюстрирующая компоненты и компоновку устаревшей пневматики в робототехнических системах V5, с выделением ключевых частей и их функций в образовательных целях.

Расходомер можно отрегулировать, повернув внутреннее кольцо вверх, чтобы увеличить расход, или вниз, чтобы уменьшить расход. Кольцо можно повернуть с помощью плоской отвертки.

Схема, иллюстрирующая компоненты и компоновку пневматической системы V5 Legacy, демонстрирующая различные детали и их соединения в образовательных целях.

Схема, иллюстрирующая компоненты и компоновку пневматической системы V5 Legacy, демонстрирующая различные детали и соединения для правильной сборки и функциональности.

Фитинг для баллонов — штекер M5 для баллонов, можно ввинчивать в нижнее отверстие баллона.

Как и в случае со всеми фитингами, необходимо соблюдать осторожность, чтобы не перерезать резьбу фитинга во время его ввинчивания.

Схема, иллюстрирующая компоненты и компоновку устаревшей пневматической системы V5, включая клапаны, цилиндры и соединения, используемые в робототехнике.

Схема, иллюстрирующая компоненты и компоновку устаревших пневматических систем VEX V5, с указанием ключевых деталей и соединений в образовательных целях.

Шарнир штока цилиндра можно прикрепить к штоку цилиндра, поместив его между двумя гайками на резьбовой части штока.

Схема, иллюстрирующая компоненты и компоновку пневматической системы V5 Legacy, включая воздушные резервуары, клапаны и приводы, используемые в робототехнике.

Схема компонентов пневматики VEX V5 Legacy, иллюстрирующая расположение и соединения различных пневматических деталей, используемых в робототехнике.

Крепление цилиндра можно прикрепить к цилиндру с помощью винта VEX № 8-32 диаметром 1 дюйм и нейлоновой контргайки.

Схема, иллюстрирующая компоненты и конфигурацию системы V5 Legacy Pneumatics, демонстрирующая различные детали и их соединения для образовательных целей по робототехнике.

Крепление цилиндра можно закрепить на конструкции робота. Шарнир штока цилиндра можно прикрепить к компоненту, который он будет перемещать, с помощью винта или вала.

Примечание: не устанавливайте цилиндр так, чтобы к штоку цилиндра прикладывалась боковая сила. Если шток цилиндра погнут, цилиндр не будет работать.

Схема, иллюстрирующая компоненты и компоновку устаревшей пневматики в робототехнических системах V5, на которой выделены ключевые элементы и их соединения для лучшего понимания работы пневматики.

Цилиндр одностороннего действия

Цилиндр – цилиндр одностороннего действия с пружинным возвратом диаметром 10 мм имеет порт на конце.

Стержень имеет резьбу с двумя гайками. Их можно использовать для крепления шарнира штока цилиндра.

Схема, иллюстрирующая компоненты и компоновку пневматической системы V5 Legacy, демонстрирующая различные детали и их соединения в образовательных целях.

Схема, иллюстрирующая компоненты и компоновку устаревшей пневматики в робототехнике V5, демонстрирующая различные детали и их соединения для лучшего понимания системы.

Фитинг для баллонов — штекер M5 для баллонов, можно ввинчивать в нижнее отверстие баллона.

Схема, иллюстрирующая компоненты и компоновку устаревших пневматических систем VEX V5, с указанием ключевых деталей и соединений в образовательных целях.

Схема, иллюстрирующая компоненты и компоновку пневматической системы V5 Legacy, включая воздушные резервуары, клапаны и приводы, используемые в робототехнике.

Шарнир штока цилиндра и крепление цилиндра можно прикрепить к цилиндру одностороннего действия таким же образом, как и к цилиндру двойного действия, описанному выше.

Схема, иллюстрирующая компоненты и компоновку пневматической системы V5 Legacy, демонстрирующая различные детали и их соединения в образовательных целях.

Крепление цилиндра можно закрепить на конструкции робота. Поворотный шток цилиндра можно прикрепить к компоненту, который он будет перемещать, с помощью винта или вала.

Примечание: Не устанавливайте цилиндр так, чтобы к штоку цилиндра прикладывалась боковая сила. Если шток цилиндра погнут, цилиндр не будет работать.

Схема, иллюстрирующая компоненты и компоновку пневматической системы V5 Legacy, включая различные пневматические детали и соединения, используемые в робототехнике.

Пневматическая трубка используется для соединения всех устройств вместе.

Его можно отрезать до нужной длины с помощью острых канцелярских ножниц.


Два образца компоновки для пневматики

Схема устаревших пневматических компонентов для робототехнической системы V5, иллюстрирующая различные детали и их соединения, используемая для улучшения понимания пневматических функций в робототехнических приложениях.

Пример компоновки цилиндра двустороннего действия:

  1. Воздух будет закачиваться велосипедным насосом в клапан Шредера воздушного резервуара.
  2. Сжатый воздух выходит из фитинга на другом конце резервуара и попадает в выключатель.
  3. От переключателя сжатый воздух подается на регулятор давления.
  4. Из регулятора давления воздух будет поступать в электромагнитный клапан двойного действия.
  5. В зависимости от состояния электромагнитного клапана воздух будет либо выходить из порта B в верхнюю часть цилиндра, либо воздух будет выходить из порта A и в нижнюю часть цилиндра, выдвигая свой стержень.
  6. Электромагнитный клапан будет управляться кабелем привода соленоида, подключенным к 3-проводному порту робота-мозга V5.

Схема, иллюстрирующая компоненты и компоновку пневматической системы VEX V5 Legacy, на которой выделены ключевые детали и соединения для эффективного использования в робототехнических приложениях.

Пример компоновки цилиндра одностороннего действия:

  1. Воздух будет закачиваться велосипедным насосом в клапан Шредера воздушного резервуара.
  2. Сжатый воздух выходит из фитинга на другом конце резервуара и поступает в регулятор давления.
  3. Из регулятора давления воздух будет поступать в электромагнитный клапан одностороннего действия.
  4. В зависимости от состояния электромагнитного клапана воздух либо выйдет из порта А, либо воздух выйдет из порта А в нижнюю часть цилиндра, выдвигая шток.
  5. Электромагнитный клапан будет управляться кабелем привода соленоида, подключенным к 3-проводному порту робота-мозга V5.

Расчет силы цилиндров

Уравнение для расчета выходной силы для определенного давления имеет вид: 

(Площадь поперечного сечения цилиндра) x (Внутреннее давление воздуха) = Сила 

Диаметр цилиндра пневматических цилиндров VEX составляет 0,39 дюйма (10 мм). Отсюда мы можем вычислить площадь поперечного сечения цилиндра, используя уравнение площади круга: 

(Диаметр / 2)² x π = Площадь

Поскольку нам известен диаметр цилиндра (внутренний диаметр) и мы знаем, что Pi ≈ 3,14, мы можем вычислить площадь:

 (0,39 дюйма / 2)² x 3,14 = 0,12 дюйма² 

Теперь мы можем подставить это число в наше исходное уравнение и вычислить выходную силу цилиндра:

0,12 дюйма² x 100 фунтов на квадратный дюйм = 12 фунтов силы (при 100 фунтах на квадратный дюйм)


Правила техники безопасности при работе с пневматикой см. в разделе Меры предосторожности и правила техники безопасности при работе с роботами VEX V5».

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

Last Updated: