ระบบส่งกำลังช่วยให้หุ่นยนต์เคลื่อนที่ได้โดยใช้ล้อ สายพานถัง หรือวิธีอื่นๆ ระบบส่งกำลังบางครั้งเรียกว่าฐานขับเคลื่อน การระบุประเภทระบบส่งกำลังที่จะใช้ถือเป็นหนึ่งในข้อพิจารณาแรกๆ เมื่อออกแบบหุ่นยนต์ ระบบส่งกำลังของ Clawbot นั้นเหมาะสำหรับการเริ่มต้น แต่การออกแบบระบบส่งกำลังเพิ่มเติมจะช่วยให้หุ่นยนต์มีประโยชน์มากขึ้น เช่น สามารถเคลื่อนที่ไปด้านข้างได้ นอกจากนี้ยังสามารถเลี้ยวและเคลื่อนที่ไปข้างหน้าและข้างหลังได้อีกด้วย การเคลื่อนไหวประเภทนี้เรียกว่า รอบทิศทาง ระบบส่งกำลังอาจต้องเคลื่อนที่ข้ามสิ่งกีดขวางหรือต้องต้านทานการผลักจากด้านข้างจากหุ่นยนต์ตัวอื่น หุ่นยนต์ที่ถูกออกแบบมาเพื่อการแข่งขันสามารถสร้างความได้เปรียบในการแข่งขันได้โดยการเลือกระบบส่งกำลังให้เหมาะกับกลยุทธ์การเล่นเกม
สิ่งที่ควรพิจารณาเมื่อเลือกระบบส่งกำลังสำหรับหุ่นยนต์แข่งขัน:
- มีสิ่งกีดขวางบนสนามเล่นที่ต้องขับรถข้ามหรือปีนขึ้นไปหรือไม่? รางหรือล้อที่มีขนาดเส้นผ่านศูนย์กลางใหญ่ขึ้นอาจช่วยให้ข้ามสิ่งกีดขวางได้
- ระบบส่งกำลังจะถูกเปิดเผยการป้องกันมากเพียงใด? เกมบางเกมมีสิ่งกีดขวางที่แยกผู้เล่นฝ่ายตรงข้ามออกจากกัน และระบบส่งกำลังป้องกันที่ไม่สามารถดันออกไปด้านข้างได้ง่ายๆ ก็ไม่สำคัญนัก
- การที่ระบบส่งกำลังเป็นแบบรอบทิศทางมีข้อได้เปรียบมากเพียงใด?
- ระบบส่งกำลังจะต้องผลักชิ้นส่วนเกมหนักๆ หลายชิ้นหรือต้องเร็วด้วยหรือเปล่า? ความเร็วสูงสุดหรือแรงบิดที่สร้างโดยระบบส่งกำลังสามารถปรับได้โดยการเปลี่ยนอัตราทดเกียร์ การเปลี่ยนตลับเกียร์มอเตอร์อัจฉริยะ V5 และ/หรือการเปลี่ยนเส้นผ่านศูนย์กลางของล้อ
- การออกแบบหุ่นยนต์จะสามารถเข้าถึงได้สูงและไกลเพียงใด? หุ่นยนต์ที่เอื้อมถึงสูงและ/หรือเอื้อมออกไปข้างหน้าจะได้รับประโยชน์จากขนาดระบบส่งกำลังที่ใหญ่ขึ้นและจุดศูนย์ถ่วงที่ต่ำลง ล้อขนาดเส้นผ่านศูนย์กลางเล็กสามารถช่วยได้ทั้งสองอย่าง
- จะต้องใช้มอเตอร์กี่ตัวสำหรับการทำงานอื่นๆ นอกเหนือจากระบบส่งกำลัง? กฎการแข่งขันบางประการจำกัดจำนวนมอเตอร์ในหุ่นยนต์
ข้อควรพิจารณาเหล่านี้เป็นเพียงตัวอย่างบางส่วน แต่ไม่ใช่ทั้งหมดของประเภทการวิเคราะห์ที่ควรนำมาใช้เมื่อเลือกระบบส่งกำลังสำหรับหุ่นยนต์แข่งขัน
คำอธิบายเกี่ยวกับระบบส่งกำลังบางประเภท
ไดรฟ์มาตรฐาน
ชมภาพเคลื่อนไหวด้านล่างเพื่อดูระบบขับเคลื่อนมาตรฐานเคลื่อนที่ไปข้างหน้าแล้วเลี้ยว
ระบบส่งกำลังมาตรฐาน หรือที่เรียกอีกอย่างหนึ่งว่าระบบขับเคลื่อนแบบล้อบด และเป็นหนึ่งในระบบส่งกำลังที่พบเห็นได้ทั่วไปที่สุด ระบบส่งกำลังมาตรฐานสามารถใช้มอเตอร์สองตัวในการขับเคลื่อน ซึ่งมอเตอร์เหล่านี้สามารถใช้เพื่อขับเคลื่อนล้อขับเคลื่อนโดยตรง หรืออาจเป็นส่วนหนึ่งของชุดเฟืองที่มีล้อขับเคลื่อนหลายล้อก็ได้ ระบบส่งกำลังยังสามารถออกแบบให้มีมอเตอร์และล้อหลายตัวได้ บางครั้งรูปแบบเหล่านี้เรียกว่าขับเคลื่อนสี่ล้อ ขับเคลื่อนหกล้อ เป็นต้น ระบบส่งกำลังนี้สามารถใช้ล้อ VEX ได้หลากหลาย อย่างไรก็ตาม มันขาดความสามารถในการเป็นแบบรอบทิศทาง
ภาพจำลอง 3 มิติข้างต้นแสดงให้เห็นระบบขับเคลื่อนมาตรฐานที่ขับเคลื่อนด้วยมอเตอร์สองตัว คุณสามารถหมุนและซูมเข้าและออกจากกราฟิกเพื่อดูแต่ละมุมของระบบส่งกำลังมอเตอร์สองตัว เลือกส่วนต่างๆ เพื่อดูชื่อของส่วนประกอบแต่ละชิ้น
ภาพจำลอง 3 มิติข้างต้นแสดงให้เห็นระบบขับเคลื่อนมาตรฐานที่ขับเคลื่อนด้วยมอเตอร์สี่ตัว การใช้มอเตอร์สี่ตัวทำให้มีกำลังเพิ่มเติมเพื่อความเร็วที่เพิ่มขึ้น แรงบิดที่มากขึ้น รวมถึงการยึดเกาะและเสถียรภาพที่ดีขึ้น คุณสามารถหมุนและซูมเข้าและออกจากกราฟิกเพื่อดูแต่ละมุมของระบบส่งกำลังมอเตอร์สองตัว เลือกส่วนต่างๆ เพื่อดูชื่อของส่วนประกอบแต่ละชิ้น
เอช ไดรฟ์
ชมภาพเคลื่อนไหวด้านล่างเพื่อดูการทำงานของระบบขับเคลื่อน H Drivetrain ที่เคลื่อนที่ไปข้างหน้า ไปด้านข้าง เฉียง และเลี้ยว
H Drive ใช้มอเตอร์สามหรือห้าตัวพร้อมล้อรอบทิศทางสี่ล้อและล้อรอบทิศทางชุดที่ห้าที่ตั้งฉากระหว่างล้ออื่นๆ ของระบบส่งกำลัง การจัดเรียงของล้อช่วยให้ระบบส่งกำลังสามารถทำงานแบบรอบทิศทางได้ ระบบขับเคลื่อน H สามารถใช้ล้อแบบหมุนได้รอบทิศทางขนาด 2.75 นิ้ว, 3.25 นิ้ว หรือ 4 นิ้ว ได้ อย่างไรก็ตาม ระบบส่งกำลังประเภทนี้สามารถถูกผลักไปด้านข้างโดยหุ่นยนต์ตัวอื่นได้เนื่องจากมีลูกกลิ้งบนล้อรอบทิศทาง ล้อกลางที่ห้าอาจติดอยู่ในสิ่งกีดขวางได้ ขณะที่หุ่นยนต์พยายามกลิ้งผ่านไป
แมคคานัม
ชมภาพเคลื่อนไหวด้านล่างเพื่อดูการทำงานของระบบขับเคลื่อน Mecanum ที่กำลังเคลื่อนที่ไปข้างหน้า ไปด้านข้าง เฉียง และเลี้ยว
การออกแบบระบบส่ง Mecanum จะใช้ล้อ Mecanum ล้อเหล่านี้มีลูกกลิ้งที่ทำมุมซึ่งทำให้เคลื่อนที่ได้รอบทิศทาง เมื่อล้อบนระบบส่งกำลังหมุนสวนทางกัน ทิศทางของลูกกลิ้งจะทำให้ระบบส่งกำลังเคลื่อนที่ไปด้านข้าง อย่างไรก็ตาม ลูกกลิ้งมุมต้องใช้แรงบิดมากขึ้นจากมอเตอร์เพื่อขับเคลื่อนล้อ และระบบส่งกำลังจำเป็นต้องมีโค้ดโปรแกรมที่ซับซ้อนกว่าสำหรับการเคลื่อนที่มากกว่าระบบขับเคลื่อนมาตรฐาน
โฮโลโนมิก
ชมภาพเคลื่อนไหวด้านล่างเพื่อดูระบบขับเคลื่อนแบบโฮโลโนมิก (Holonomic Drivetrain) เคลื่อนที่ไปข้างหน้า ไปด้านข้าง เฉียง และเลี้ยว
ระบบส่งกำลัง Holonomic เป็นแบบรอบทิศทาง การออกแบบนี้สามารถประกอบได้ด้วยล้อรอบทิศทาง 3 ล้อและมอเตอร์ 3 ตัว หรือล้อรอบทิศทาง 4 ล้อและมอเตอร์ 4 ตัว ระบบส่งกำลังแบบ Holonomic เหล่านี้สามารถออกแบบให้มีล้อรอบทิศทางขนาด 2.75 นิ้ว ล้อรอบทิศทางขนาด 3.25 นิ้ว หรือล้อรอบทิศทางขนาด 4 นิ้วก็ได้ ล้อรอบทิศทาง 3 ล้อและมอเตอร์ขับเคลื่อน 3 ตัวประกอบขึ้นโดยให้ล้อตั้งฉากกับกันที่ 120o สามารถประกอบล้อรอบทิศทางสี่ล้อและมอเตอร์สี่ตัวได้โดยการวางล้อเอียงที่มุมแต่ละมุม (บางครั้งเรียกว่าไดรฟ์ X และแสดงตัวอย่างด้านล่าง) หรือวางล้อขับเคลื่อนไว้ที่กึ่งกลางของแต่ละด้านของฐานขับเคลื่อน ระบบส่งกำลังแบบโฮโลโนมิกเหล่านี้ต้องใช้โค้ดโปรแกรมที่ซับซ้อนกว่าระบบส่งกำลังแบบมาตรฐานสำหรับการเคลื่อนที่ ระบบขับเคลื่อน 3 ล้อไม่มีความเสถียรเท่ากับระบบขับเคลื่อน 4 ล้อ
ไดรฟ์ติดตาม
ชมภาพเคลื่อนไหวด้านล่างเพื่อดูระบบขับเคลื่อนของแทร็กแทร็กเคลื่อนที่ไปข้างหน้าแล้วเลี้ยว
ระบบขับเคลื่อน Track Drive เป็นรูปแบบอื่นของระบบขับเคลื่อนมาตรฐานที่ใช้ชุด Tank Tread แทนล้อ สามารถผ่านพ้นสิ่งกีดขวางได้อย่างง่ายดาย อย่างไรก็ตาม Tank Drive ขาดความสามารถในการทำงานแบบรอบทิศทาง ชุดดอกยางถังมาตรฐานไม่มีการยึดเกาะที่ดีมากนัก การรวม Tank Tread Traction Links บางส่วนจากชุดอัพเกรด Tank Tread ไว้ในโซ่ดอกยางจะช่วยเพิ่มแรงยึดเกาะได้ นอกเหนือจากสเตอร์ขับเคลื่อนที่มาพร้อมชุด Tank Tread แล้ว สเตอร์ที่มีความแข็งแรงสูงยังสามารถใช้เป็นสเตอร์ขับเคลื่อนได้อีกด้วย
ข้อผิดพลาดในการออกแบบบางประการที่ควรหลีกเลี่ยงเมื่อประกอบระบบส่งกำลัง
ไดรฟ์มาตรฐาน
ข้อผิดพลาดในการออกแบบที่อาจเกิดขึ้นกับระบบขับเคลื่อนมาตรฐานคือการจ่ายพลังงานให้กับล้อทั้งหมดด้วยอัตราส่วนเดียวกัน และใช้ล้อที่มีเส้นผ่านศูนย์กลางต่างกัน เนื่องจากความแตกต่างของเส้นรอบวงของล้อ ข้อผิดพลาดในการออกแบบนี้จึงทำให้ล้อขนาดใหญ่พยายามดึงหุ่นยนต์ไปข้างหน้าเร็วกว่าที่ล้อขนาดเล็กจะหมุนได้
เอช ไดรฟ์
ข้อผิดพลาดในการออกแบบที่อาจเกิดขึ้นกับ H Drive คือ การวางล้อกลางที่ 5 ไว้คนละระดับกับล้ออีก 4 ล้อ สิ่งนี้อาจเกิดขึ้นได้หากเพลาขับของระบบส่งกำลังอันหนึ่งมีระยะห่างจากพื้นดินไม่เท่ากันกับอันอื่นๆ เมื่อเกิดข้อผิดพลาดในการออกแบบนี้ ล้อกลางหรือล้อขับเคลื่อนจะยกอีกล้อขึ้นจากพื้นดิน
แมคคานัม
ข้อผิดพลาดในการออกแบบที่อาจเกิดขึ้นกับระบบส่งกำลังของ Mecanum คือการวางล้อ Mecanum ในทิศทางที่ไม่ถูกต้อง เมื่อเกิดข้อผิดพลาดในการออกแบบนี้ ระบบส่งกำลังจะไม่เคลื่อนที่ไปด้านข้าง
โฮโลโนมิก
ข้อผิดพลาดในการออกแบบที่อาจเกิดขึ้นกับระบบส่งกำลังแบบโฮโลโนมิกคือการมีจุดรองรับเพลาขับเพียงจุดเดียว ข้อผิดพลาดในการออกแบบนี้ทำให้เพลาขับเคลื่อนหมุนขึ้นและลง ซึ่งทำให้เพลาขับเคลื่อนหมุนภายในตลับลูกปืนได้ยากขึ้น
ไดรฟ์ติดตาม
ข้อผิดพลาดในการออกแบบที่อาจเกิดขึ้นได้กับระบบขับเคลื่อนแบบราง คือ ขับเคลื่อนสายพานถังด้วยเฟืองโซ่ที่อยู่ตรงกลางสายพาน ข้อผิดพลาดในการออกแบบนี้จะทำให้เฟืองขับเคลื่อนกระโดดข้ามข้อโซ่ได้ สเตอร์ขับเคลื่อนควรมีระยะพันโซ่ถังอย่างน้อย 120 o
การเปรียบเทียบระบบส่งกำลังบางประเภท
| ไดรฟ์มาตรฐาน | เอช ไดรฟ์ | แมคคานัม | โฮโลโนมิก | ไดรฟ์ติดตาม | |
|---|---|---|---|---|---|
| มอเตอร์ขั้นต่ำที่จำเป็น | 2 | 3 | 4 | 3 | 2 |
| รอบทิศทาง | เลขที่ | ใช่ | ใช่ | ใช่ | เลขที่ |
| ระดับการเขียนโปรแกรม | ขั้นพื้นฐานถึงระดับกลาง | ระดับกลาง | ขั้นสูง | ขั้นสูง | ขั้นพื้นฐานถึงระดับกลาง |
| หลีกเลี่ยงการถูกผลักออกด้านข้าง | Omni - การยึดเกาะถนนไม่ดี - ดีมาก | ยุติธรรม | ยอดเยี่ยม | ยุติธรรม | ดีมาก |
| ความสามารถในการข้ามผ่านอุปสรรค | ดีมาก | ยากจน | ดี | ยุติธรรม | ยอดเยี่ยม |
|
อันตรายด้านความปลอดภัย: |
จุดบีบขยับล้อ เฟือง และเฟืองช้าๆ เพื่อให้แน่ใจว่าไม่มีสายไฟ ท่อ วัสดุยืดหยุ่น หรือฮาร์ดแวร์ใดๆ ที่จะติดขัดระหว่างการเคลื่อนไหว ก่อนที่จะจ่ายพลังงานให้หุ่นยนต์ |
ชิ้นส่วนโลหะโครงสร้าง ฮาร์ดแวร์ ล้อ และอื่นๆ สามารถหาซื้อได้ที่ร้าน Robotics Store