Có nhiều cách khác nhau để bạn có thể chế tạo một cánh tay robot để bổ sung vào Robot VEX IQ của mình. Cánh tay rô-bốt là một cơ chế hoặc máy móc có chức năng chuyển động tương tự như cánh tay con người. Nó có thể được sử dụng để nhặt, di chuyển và vận chuyển các đồ vật. Cánh tay robot thường được gắn vào một tòa tháp trên khung gầm và được sử dụng để nâng một bộ phận điều khiển khác ở đầu cánh tay. Cánh tay cũng có thể được sử dụng để nâng robot lên khỏi mặt đất. Xem hình ảnh động bên dưới để biết ví dụ về phạm vi chuyển động của cánh tay rô-bốt.
Động cơ thường được lắp vào tháp và truyền động cho hệ thống bánh răng hoặc xích và bánh răng để di chuyển cánh tay. Cánh tay cũng có thể sử dụng dây thun để hỗ trợ việc nâng vật. Cánh tay robot VEX IQ thường được lắp ráp từ các thanh dầm hoặc thanh dầm lớn. Tay đòn có thể chỉ là một bộ dầm lắp ráp đơn lẻ hoặc có thể ghép hai tay đòn cạnh nhau với một khoảng cách giữa chúng. Có thể sử dụng các thanh đỡ chéo được tạo ra bằng cách sử dụng Standoffs hoặc Corner Connectors để kết nối cặp dây.
Xem bên dưới để biết ví dụ về nhiều loại vũ khí mà bạn có thể chế tạo bằng Bộ VEX IQ.
Cánh tay xoay
Có lẽ cánh tay đòn đơn là cánh tay dễ lắp ráp nhất. Đây là loại cánh tay được tìm thấy trên bản dựng ClawBot IQ (thế hệ thứ 1). Bộ phận điều khiển ở cuối sẽ theo dõi chuyển động của cánh tay xoay. Cánh tay xoay có thể vượt qua đỉnh tháp và vươn tới phía bên kia của robot, như minh họa trong hình ảnh động này.
Tuy nhiên, chuyển động này có thể là vấn đề với nĩa, muỗng hoặc quân cờ thụ động cần phải giữ thăng bằng.
Cánh tay liên kết
Cánh tay liên kết là cánh tay bao gồm nhiều hơn một thanh xoay tạo thành mối liên kết giữa tháp và tháp cuối.
- Các liên kết thường được xây dựng để tạo thành hình bình hành.
- Khi các thanh và tháp này có cùng khoảng cách giữa các liên kết song song, chúng sẽ vẫn song song khi cánh tay nâng lên. Điều này có thể giữ cho vật mà cánh tay đang nâng ở trạng thái tương đối cân bằng. Tuy nhiên, cánh tay vẫn di chuyển theo một hình vòng cung nhỏ khi nâng lên.
- Những cánh tay này bị giới hạn về độ cao khi nâng vì đến một lúc nào đó các thanh song song sẽ chạm vào nhau.
Các loại tay liên kết bao gồm: tay đòn 4 thanh, tay đòn 6 thanh, tay đòn xích và tay đòn 4 thanh đảo ngược kép. Xem bên dưới để biết ví dụ về các biến thể cánh tay robot này.
4 thanh
Tay đòn 4 thanh là loại tay đòn dễ lắp ráp nhất do cấu trúc đơn giản của nó bao gồm hai bộ thanh song song. Cấu trúc của nó cũng làm tăng tính ổn định và cho phép cánh tay có phạm vi chuyển động lớn. Cánh tay 4 thanh bao gồm một kết nối tháp, một bộ cánh tay liên kết song song và một kết nối tháp/bộ điều khiển cuối. Bản dựng 3D này cung cấp cái nhìn chi tiết về cấu trúc của tay đòn 6 thanh.
Một ví dụ về cánh tay 4 thanh có thể được tìm thấy trên ClawBot (Thế hệ thứ 2). Để xây dựng ClawBot, bạn có thể làm theo các bước trong hình ảnh bên dưới hoặc xem Hướng dẫn xây dựng 2D.
6 thanh
Tay đòn 6 thanh là phần mở rộng của tay đòn 4 thanh. Điều này được thực hiện bằng cách sử dụng thanh trên dài hơn và thanh cuối mở rộng trên bộ liên kết đầu tiên. Thanh dài hơn đóng vai trò là liên kết dưới cùng cho bộ liên kết thứ hai và thanh cuối mở rộng đóng vai trò là "tháp" cho hai liên kết còn lại ở trên cùng. Bản dựng 3D này cung cấp cái nhìn chi tiết về cấu trúc của tay đòn 6 thanh.
Cánh tay 6 thanh thường có thể vươn cao hơn cánh tay 4 thanh, tuy nhiên chúng sẽ vươn xa hơn khi vung lên và có thể khiến robot bị lật nếu chiều dài cơ sở không đủ lớn.
Thanh xích
Tay đòn xích sử dụng bánh xích và xích để tạo thành tay đòn liên kết. Một trục có nắp đi qua tháp. Một bánh răng được lắp vào tháp và trên nắp trục. Điều này cho phép trục quay trong khi bánh xích vẫn gắn chặt vào tháp. Trục được cố định vào cánh tay và một động cơ có hệ thống xích/bánh răng hoặc bộ truyền động bánh răng được sử dụng để nâng và hạ cánh tay.
Một trục quay tự do khác được luồn qua đầu kia của cánh tay. Bộ phận điều khiển cuối cùng được gắn vào một bánh răng thứ hai có cùng kích thước. Khi xích được kết nối giữa các bánh xích của cánh tay, xích hoạt động như một liên kết 4 thanh khi hệ thống động cơ làm quay cánh tay.
Bạn có thể cần sử dụng chốt dài hơn có miếng đệm hoặc chốt cách điện ngắn để gắn bánh xích vào thanh dầm để tạo khoảng trống cho xích.
Ưu điểm của cánh tay xích là nó không có hai liên kết kết hợp với nhau làm hạn chế chiều cao của nó, tuy nhiên nếu xích bị tuột hoặc có một mắt xích bị đứt, cánh tay sẽ bị hỏng. Bản dựng 3D này cung cấp cái nhìn chi tiết về cấu trúc của tay đòn xích.
Đảo ngược kép 4 thanh
Cánh tay 4 thanh đảo ngược kép đòi hỏi nhiều thời gian và công sức nhất để lắp ráp. Chúng gần như luôn được lắp ráp thành từng cặp để cân bằng lực tác dụng lên cánh tay. Việc lắp ráp những cánh tay này bắt đầu bằng liên kết bốn thanh. Đầu nối cuối đóng vai trò như một tháp thứ hai cho bộ bốn thanh trên cùng.
Thông thường, một Bánh răng lớn được lắp vào đầu xa của liên kết trên cùng của 4 thanh dưới cùng và một Bánh răng lớn khác được lắp vào đầu gần của liên kết dưới cùng của 4 thanh trên cùng. Khi cánh tay được nâng lên, hai bánh răng sẽ ăn khớp với nhau, di chuyển bộ 4 thanh trên cùng theo hướng ngược lại với bộ dưới cùng, kéo dài cánh tay lên. Bản dựng 3D này cung cấp cái nhìn chi tiết về cấu trúc của tay đòn 4 thanh đảo ngược kép.
Khi thiết kế tay đòn 4 thanh đảo ngược kép, điều quan trọng là phải cung cấp khoảng hở để 4 thanh trên cùng có thể đi vào bên trong hoặc bên ngoài 4 thanh dưới cùng. Điều này có thể thực hiện được bằng cách lắp 4 thanh trên vào bên trong hệ thống bánh răng trung tâm và 4 thanh dưới vào bên ngoài hệ thống bánh răng:
- Thanh 4 trên được gắn bên trong bánh răng
-
Thanh 4 dưới được lắp ở bên ngoài bánh răng.
Cung cấp càng nhiều điểm tựa chéo giữa hai cánh tay càng tốt sẽ giúp giữ cho cánh tay ổn định.
Nhiều thiết kế 4 thanh đảo ngược kép gắn động cơ nâng với bánh răng 12T vào tháp thứ hai và truyền động các bánh răng lớn trên thang máy. Mặc dù vậy, chúng có thể được nâng lên bằng hệ thống động cơ/bánh răng trên các tháp cố định gắn vào khung gầm hoặc cả hai vị trí.
Bài tập 4 thanh tạ đảo ngược kép có thể có phạm vi vươn xa nhất và lực nâng tuyến tính nhất trong tất cả các loại tay được thảo luận. Do thiết kế này có thể đạt tới độ cao cực đại nên cần phải hết sức cẩn thận khi điều khiển robot với cánh tay duỗi thẳng hoàn toàn, nếu không robot có thể bị lật. Bản dựng 3D bên dưới cung cấp góc nhìn về cấu trúc của tay đòn 4 thanh đảo ngược kép.
Sử dụng liên kết này để xem mô hình 3D của Tay đòn 4 thanh đảo ngược kép chi tiết hơn.
Để biết thêm thông tin, hãy xem Video thiết kế Arm và Tóm tắt bài học trong Phòng thí nghiệm STEM Up and Over.