动力传动系统使机器人能够通过使用轮子、坦克履带或其他方法移动。 传动系统有时被称为驱动基础。 确定使用哪种传动系统是设计机器人时首先要考虑的问题之一。 爪式机器人的传动系统对于入门来说已经足够了,但额外的传动系统设计可以让机器人拥有更多的功能,比如除了转弯和前后移动之外,还可以侧向移动。 这种运动称为全方位运动。 传动系统可能还需要越过障碍物或需要抵抗另一个机器人从侧面推动。 为比赛而设计的机器人可以通过选择适合其比赛策略的传动系统来获得竞争优势。
选择竞赛机器人的传动系统时需要考虑的一些事项:
- 运动场上是否存在需要开车越过或爬上的障碍物? 履带或直径较大的轮子可以帮助越过障碍物。
- 传动系统将面临多少防御? 有些游戏设有隔开对手的屏障,而不能轻易被推向一边的防御传动系统并不那么重要。
- 传动系统全方位化有多大优势?
- 传动系统是否会推动多个/重型游戏部件,还是需要快速运行? 可以通过改变不同的齿轮比、更换 V5 智能电机齿轮盒和/或改变车轮直径来调整传动系统产生的最大速度或扭矩。
- 机器人设计能够达到多高、多远? 伸手高度高和/或伸手远的机器人受益于更大的传动系统占地面积和更低的重心。 小直径的车轮可以同时解决这两个问题。
- 除了动力传动系统之外,还需要多少个电机来实现其他功能? 一些比赛规则限制机器人上的电机数量。
这些考虑只是选择竞赛机器人传动系统时应使用的分析类型的一些示例,但并非全部。
某些类型的传动系统的描述
标准驾驶
标准传动系统 也称为滑移转向传动系统,是最常见的传动系统类型之一。 标准传动系统可由两个电机驱动,这些电机可用于直接为驱动轮提供动力,也可以作为具有多个驱动轮的齿轮系的一部分。 传动系统也可以设计成有多个马达和多个车轮。 这些变化有时被称为四轮驱动、六轮驱动等。 该传动系统可使用多种 VEX 车轮。 但它缺乏全方位的能力。
上图显示了由两个电机驱动的标准传动系统。 您可以旋转和放大或缩小图形来查看双电机传动系统的每个角度。 选择零件以查看每个组件的名称。
上图显示了由四个电机驱动的标准传动系统。 采用四个发动机可以提供额外的动力,从而提高速度、增加扭矩以及增强牵引力和稳定性。 您可以旋转和放大或缩小图形来查看双电机传动系统的每个角度。 选择零件以查看每个组件的名称。
高速行驶
H Drive 使用三到五个电机,配备四个全向轮和第五个全向轮,垂直于传动系统的其他车轮之间。 车轮的排列使得该传动系统具有全方位性。 H Drive 可以使用 2.75 英寸全向轮、3.25 英寸全向轮或 4 英寸全向轮。 然而,由于全向轮上装有滚轮,这种类型的传动系统可能会被另一个机器人侧向推动。 当机器人试图滚过障碍物时,第五个中心轮也可能被卡住。
麦克纳姆
Mecanum 传动系统 设计采用 Mecanum 轮。 这些轮子有倾斜的滚轮,可以全方位移动。 当该传动系统上的车轮彼此反向旋转时,滚轮的方向会导致传动系统侧向移动。 然而,与标准驱动器相比,斜角滚轮需要电机提供更大的扭矩来驱动车轮,并且传动系统的运动需要更复杂的编程代码。
完整论
Holonomic Drivetrain 是全方位的。 该设计可由三个全向轮和三个电机或四个全向轮和四个电机组装而成。 这些 Holonomic 传动系统可以设计为 2.75 英寸全向轮、3.25 英寸全向轮或 4 英寸全向轮。 三个全向轮和三个驱动电机的版本组装时,各个轮子之间的夹角为 120o。 四个全向轮和四个电机的版本可以通过将轮子在每个角落倾斜(有时称为 X 驱动,下面显示了一个示例)或将驱动轮放置在驱动底座每侧的中心来组装。 与标准驱动器相比,这些完整传动系统的运动需要更复杂的编程代码。 3 轮驱动系统不如 4 轮驱动系统稳定。
履带驱动
轨道驱动 是标准传动系统的另一种变体,它使用坦克履带套件代替车轮。 它可以轻松越过障碍物。 然而,坦克驱动缺乏全方位的能力。 标准坦克履带套件的牵引力不是很好。 在履带链中加入一些来自坦克履带升级套件的坦克履带牵引链,可以增加牵引力。 除了坦克履带套件附带的驱动链轮外,高强度链轮也可用作驱动链轮。
组装传动系统时应避免的一些设计错误
标准驾驶
标准驱动器可能产生的一个设计错误是使用相同的传动比为所有车轮提供动力并使用不同直径的车轮。 由于车轮周长的差异,这种设计错误导致较大的车轮试图以比较小的车轮滚动的速度更快地拉动机器人向前。
高速行驶
H Drive 可能出现的一个设计错误是第五个中心轮与其他 4 个轮子处于不同的水平。 如果传动系统的任意一个驱动轴与地面的距离与其他驱动轴的距离不一样,就会发生这种情况。 当发生这种设计错误时,中心轮或驱动轮都会将另一个轮抬离地面。
麦克纳姆
Mecanum 传动系统的一个设计错误是没有将 Mecanum 轮放置在正确的方向。 当发生这种设计错误时,传动系统将不会侧向移动。
完整论
完整传动系统可能出现的一个设计错误是传动轴仅有一个支撑点。 这种设计错误导致驱动轴上下旋转,从而使驱动轴在轴承内旋转变得更加困难。
履带驱动
履带传动的一个设计错误是使用履带中心的链轮来驱动坦克履带。 这个设计错误将导致驱动链轮在链节上跳跃。 驱动链轮应至少具有 120 o 的坦克链包裹。
几种传动系统的比较
标准驾驶 | 高速行驶 | 麦克纳姆 | 完整论 | 履带驱动 | |
---|---|---|---|---|---|
所需最少电机数量 | 2 | 3 | 4 | 3 | 2 |
全向 | 不 | 是的 | 是的 | 是的 | 不 |
编程级别 | 初级至中级 | 中间的 | 先进的 | 先进的 | 初级至中级 |
避免受到横向推挤 | Omni - 牵引力较差 - 非常好 | 公平的 | 出色的 | 公平的 | 非常好 |
克服障碍的能力 | 非常好 | 贫穷的 | 好的 | 公平的 | 出色的 |
安全隐患: |
夹点在启动机器人之前,缓慢移动轮子、链轮和齿轮,以确保没有电线、管子、弹性材料或硬件被运动卡住。 |
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