你可以有多种方式搭建一个机械臂来添加到你的 VEX IQ 机器人上。 机械臂是一种功能与人类手臂运动类似的机构或机器。 它可以被用于拾取,移动,以及运输物体。 机械臂通常安装到机器人底盘上的一个塔架上,用于抬升在机械臂末端的另一个操纵机构。 机械臂也可以被用于抬升机器人离开地面。

电机通常安装到塔架上并驱动一个齿轮传动或一个链条和链轮系统来移动机械臂。 机械臂也可能使用橡皮筋来协助抬升。 VEX IQ 机械臂通常由直梁和大号直梁组装而成。 机械臂可以是单个组装的直梁或两个机械臂可以并排成对,它们之间有一个跨度并且交叉支撑连接。 交叉支撑使用撑柱或转角连接头实现,可被用于连接成对。

查看以下你可以使用 VEX IQ 套装搭建的多种机械臂示例。


悬臂

一个单悬臂可能是最易组装的机械臂。 这是在钳爪机器人 IQ(第一代)搭建中的机械臂类型。 操纵机构的末端跟随悬臂运动的弧线。 一种越过塔架顶部并达到机器人的另一侧的悬臂设计是可能的。

但是,这种运动和需要保持水平的被动叉式,勺子,或者比赛道具一起时可能是个问题。


连杆臂

连杆机械臂包括不止一个枢轴杆,从而在一个塔架和末端塔架之间形成连杆。

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  • 连杆通常被搭建成一个平行四边形。
  • 当这些杆和塔架在它们平行连杆之间有相同距离时,它们在机械臂抬升时保持平行。 这可以保持机械臂抬升任何物体相对水平。 但是,机械臂确实会在它抬升时以轻微弧线移动。
  • 这些机械臂都限制了抬升到多高,因为在某些时候,平行杆将会互相接触。

连杆臂包括:4连杆,6连杆,链条杆,以及反向平行4连杆。 有关这些机械臂的变体,请查看以下示例。


4-连杆

4-连杆机械臂是一个连杆机械臂并且通常是最易组装的连杆类机械臂。 它由一个塔架连接,一组平行连杆机械臂,以及一个末端塔架/操纵机构连接组成。

4-连杆机械臂示例可在钳爪机器人(第二代)找到。


6-连杆

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6-杆机械臂是4-连杆机械臂的一个延伸。 这是通过使用一根更长的上方杆以及一根在第一组连杆延伸的末端杆实现的。 更长的杆作为第二组连杆的底部连杆且延伸的末端杆作为顶部两根剩余连杆的一个“塔架”。


6-杆机械臂通常可以比4-杆机械臂伸的更高,但是当它们摆动升起伸展出去更远时,如果机器人轴距不够大时会导致机器人倾倒。


链条-杆

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链条-杆机械臂使用链轮和链条来创建一个连杆机械臂。 一根钉轴穿过塔架。 链轮安装到塔架且越过轴帽。 这允许轴转动而链轮保持附着到塔架。 传动轴固定在机械臂上并且带有一个链轮/链条系统或齿轮传动系统的电机被用来升高和降低机械臂。

另一个自由转动的传动轴穿过机械臂的另一端。 末端操纵机构安装到第二个相同尺寸的链轮上。 当链条已连接到机械臂之间的链轮上时,当一个电机系统转动机械臂时链条就像一个4连杆。

你可能需要使用更长的带垫片的销钉或者短撑柱来连接链轮到直梁,以为链条留出空隙。 

链条-杆机械臂的优势是它没有两个连杆碰到一起限制它的高度,但是如果链条没有扣住或者有一个链节断开,机械臂将失败。


反向平行4-连杆

反向平行4-杆机械臂需要最多的计划和时间来组装。 它们几乎总是成对组装以平衡机械臂上的力。 这些机械臂的组装从一个4连杆开始。 末端连杆作为一组4连杆的顶部的第二个塔架。

通常一个大号齿轮被安装到底部4-连杆的远端并且另一个大号齿轮被安装到靠近顶部4-连杆的底部。 当机械臂被抬升时两个齿轮啮合移动顶部这组4-杆,以与底部这组相反的反向,伸展机械臂向上。

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当设计一个反向平行4-连杆机械臂时,提供间隙以便顶部4-连杆可以通过底部4-连杆的内侧或者外侧很重要。 这可以通过安装上方4连杆到中间齿轮传动系统内侧并将下方4连杆安装到齿轮传动系统的外侧。

  1. 上方4连杆安装到齿轮内侧
  2. 下方4连杆安装到齿轮外侧。

在一对机械臂之间提供尽可能多的交叉支撑将保持机械臂稳定。

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很多反向平行4-连杆设计安装抬升电机(组)和一个12齿齿轮到第二个塔架并驱动升降机构上的大号齿轮。 虽然,它们可以被安装到底盘上安装的固定的塔架或两个位置的电机(组)/齿轮传动系统抬升。

反向平行4-连杆可以达到所有讨论的机械臂中最高高度。 由于这个设计可能达到的极高的高度,当驱动带有完全伸展机械臂的机器人时需要小心否则机器人可能倾倒。

 

更多信息请查阅在 UP and Over STEM 实验课中的机械臂设计视频和课程总结

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