建造 VEX IQ 機械手臂

您可以透過多種方式建立機器手臂以添加到您的 VEX IQ 機器人中。 機械手臂是一種與人體手臂運動功能類似的機構或機器。 它可用於拾取、移動和運輸物體。 機器手臂通常連接到底盤上的塔上,用於提升手臂末端的另一個機械手。 手臂也可用於將機器人抬離地面。

馬達通常安裝在塔架上,驅動齒輪系或鏈條和鏈輪系統來移動手臂。 手臂也可以使用橡皮筋來協助舉起。 VEX IQ 機器手臂通常由橫樑或大橫樑組裝而成。 臂可以只是一組組裝好的梁,也可以將兩個臂並排配對,之間有一定的跨度。 使用支架或角落連接器製成的交叉支撐可用於連接該對。

請參閱下面的範例,以了解您可以使用 VEX IQ 套件建立的各種手臂。


擺臂

單一搖臂可能是最容易組裝的搖臂。 這是 ClawBot IQ(第一代)版本上發現的手臂類型。 末端的機械手跟隨擺臂運動的弧線。 擺臂設計可以越過塔頂並到達機器人的另一側。

然而,對於需要保持水平的被動叉子、湯匙或遊戲件來說,此動作可能會出現問題。


連桿臂

連桿臂是涉及多個樞轉桿的臂,該樞轉桿在塔架和端塔架之間建立連接。

這張圖展示了 VEX IQ 機器人平台的組裝技巧,展示了關鍵組件及其排列,以幫助教育工作者和學生有效地建造機器人。

  • 連桿通常被建構成平行四邊形。
  • 當這些桿和塔的平行連桿之間的距離相同時,它們在手臂抬起時保持平行。 這可以使手臂舉起的任何物體保持相對水平。 然而,手臂在抬起時確實會以輕微的弧線移動。
  • 這些手臂舉起的高度受到限制,因為在某些時候雙槓會相互接觸。

連桿臂包括:4 桿、6 桿、鏈桿和雙反向 4 桿。 有關這些機器手臂變化的範例,請參見下文。


4 酒吧

四桿臂是最容易組裝的臂,因為其結構簡單,由兩組平行桿組成。 其結構還增加了其穩定性,並使手臂能夠進行大範圍的運動。 4 桿臂包含一個塔架連接、一組平行連桿臂和一個端塔/操縱器連接。

ClawBot(第二代)上可以找到 4 桿臂的範例。 要建置 ClawBot,您可以按照下圖中的步驟操作,或查看 2D 建置說明。 


6 酒吧

6 連桿臂是 4 連桿臂的延伸。 這是透過在第一組連桿上使用較長的頂桿和延伸的端桿來實現的。 較長的桿用作第二組連桿的底部連桿,而延伸的端桿則用作頂部兩個剩餘連桿的「塔」。

6 桿臂通常可以比 4 桿臂達到更高的高度,但它們在向上擺動時會伸出得更遠,如果軸距不夠大,可能會導致機器人翻倒。


鏈棒

鏈桿臂使用鏈輪和鏈條來形成連桿臂。  一根帶蓋的豎井穿過塔樓。 鏈輪安裝在塔架上並位於軸蓋上方。 這允許軸旋轉,同時鏈輪保持連接到塔架。 軸固定在臂上,帶有鏈輪/鏈條系統或齒輪系的馬達用於升高和降低臂。

另一個自由旋轉軸穿過臂的另一端。 末端操縱器安裝在第二個相同尺寸的鏈輪上。 當鏈條連接在手臂的鏈輪之間時,當馬達系統旋轉手臂時,鏈條的作用就像四連桿一樣。

您可能需要使用帶有墊片的較長銷釘或較短的支座將鏈輪連接到橫樑上,以便為鏈條留出間隙。  

鏈桿臂的優點是它沒有兩個連接在一起限制其高度的連桿,但是如果鏈條鬆開或連桿斷裂,臂就會失效。


雙反向 4 桿

雙反向 4 桿臂需要最多的規劃和時間來組裝。 它們幾乎總是成對組裝,以平衡手臂上的力量。 這些臂的組裝從四連桿開始。 末端連桿用作頂部四個桿組的第二個塔。

通常,一個大齒輪安裝在底部 4 桿頂部連桿的遠端,另一個大齒輪安裝在頂部 4 桿底部連桿的近端。 當手臂抬起時,兩個齒輪會相互嚙合,將頂部的 4 根桿反向移動到底部的一組,從而向上延伸手臂。

這張圖展示了 VEX IQ 機器人平台的組裝技巧,展示了關鍵組件及其排列,以幫助教育工作者和學生有效地建造機器人。

在設計雙反向 4 桿臂時,提供間隙非常重要,以便頂部 4 桿可以穿過底部 4 桿的內部或外部。 這可以透過將上部 4 桿安裝到中央齒輪系統的內部並將下部 4 桿安裝到齒輪系統的外部來實現

  1. 上部 4 桿安裝在齒輪內部
  2. 下部 4 桿安裝在齒輪外側。  

在一對手臂之間提供盡可能多的交叉支撐將有助於保持手臂穩定。

 

許多雙反向 4 桿設計將帶有 12T 齒輪的升降馬達安裝到第二塔,並驅動升降機上的大型齒輪。 儘管如此,它們可以透過連接到底盤或兩個位置的固定塔上的馬達/齒輪系統來提升。

在所有討論的手臂中,雙反向 4 桿可以具有最高的伸展範圍和最線性的升力。 由於這種設計可能達到的極限高度,因此在手臂完全伸展的情況下駕駛機器人時需要小心,否則機器人可能會翻倒。

使用此連結可以更詳細地查看雙反向 4 桿臂的 3D 模型。

有關更多信息,請參閱 Up and Over STEM 實驗室中的 Arm 設計視頻和課程摘要

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