Gradnja robotskih rok VEX IQ

Obstaja več različnih načinov gradnje robotske roke, ki jo lahko dodate svojemu robotu VEX IQ. Robotska roka je mehanizem oziroma naprava, ki se giblje podobno kot človeška roka. Uporabite jo lahko za dviganje, premikanje in prenašanje predmetov. Robotske roke so navadno pritrjene na stolp na podvozju in se uporabljajo za dviganje manipulatorja na koncu roke. Roke pa lahko služijo tudi za dviganje robota s tal. Oglejte si spodnjo animacijo, ki prikazuje primer obsega gibanja robotske roke.

Motorji so navadno nameščeni na stolpu in poganjajo zobniški prenos ali sistem verige z zobniki za premikanje roke. Za pomoč pri dviganju se lahko uporabljajo tudi gumijaste vrvice. Robotske roke VEX IQ so navadno sestavljene iz palic ali velikih palic. Roka je lahko sestavljena le iz enega sklopa palic, ali pa sta dve roki postavljeni vzporedno z razmakom med njima. Za medsebojno povezavo para rok se lahko uporabijo prečni nosilci iz distančnikov ali kotnih spojnikov.

Spodaj si oglejte primere različnih rok, ki jih lahko sestavite s kompletom VEX IQ.

Nihajna roka

Enojna nihajna roka je verjetno najlažja za sestavljanje. To je vrsta roke, ki jo najdemo pri gradnji Clawbot IQ (1. gen). Manipulator na koncu sledi loku nihajnega gibanja roke. Pri zasnovi nihajne roke je mogoče, da roka preide čez vrh stolpa in doseže drugo stran robota, kot je prikazano v tej animaciji.

Vendar pa bi to gibanje lahko povzročilo težave pri pasivni vilici, zajemalki ali predmetu igre, ki mora ostati v vodoravnem položaju.

Členkovne roke

Členkovne roke so roke, ki vključujejo več kot eno vrtljivo palico, ki ustvarja členke med stolpom in končnim stolpom.

• Členki so navadno zgrajeni tako, da tvorijo paralelogram.

• Ko imajo te palice in stolpi enako razdaljo med vzporednimi členki, ostajajo vzporedni med dviganjem roke. To omogoča, da predmet, ki ga roka dviguje, ostane razmeroma v vodoravnem položaju. Kljub temu pa se roka med dviganjem nekoliko giblje po loku.

• Višina dviganja teh rok je omejena, saj se vzporedni palici na neki točki dotakneta ena druge.

Členkovne roke vključujejo: 4-člensko, 6-člensko, verižno in dvojno obrnjeno 4-člensko roko. Spodaj si oglejte primere teh različic robotskih rok.

4-členska roka

4-členska roka je najlažja za sestavljanje zaradi svoje enostavne zgradbe, ki je sestavljena iz dveh parov vzporednih palic. Njena zgradba prav tako povečuje stabilnost in omogoča velik obseg gibanja. 4-členska roka vsebuje priključek na stolp, par vzporednih členkovnih rok in priključek na končni stolp oziroma manipulator. Ta 3D model ponuja podroben pogled na gradnjo 6-členske roke.

Primer 4-členske roke najdemo pri robotu Clawbot (2. gen). Za sestavljanje Clawbota sledite korakom na spodnji sliki ali si oglejte 2D navodila za gradnjo. 

6-členska roka

6-členska roka je nadgradnja 4-členske roke. Doseže se z uporabo daljše zgornje palice in podaljšane končne palice pri prvem sklopu členkov. Daljša palica služi kot spodnji členek za drugi sklop členkov, podaljšana končna palica pa kot »stolp« za preostali dve zgornji palici. Ta 3D model ponuja podroben pogled na gradnjo 6-členske roke.

6-členska roka navadno doseže večjo višino kot 4-členska roka, vendar se med dviganjem bolj razširi navzven in lahko povzroči prevrnitev robota, če medosna razdalja ni dovolj velika.

Verižna roka

Verižna roka za ustvarjanje členkovne roke uporablja zobate kotalnike in verigo. Skozi stolp je speljana gred s pokrovčkom. Na stolp je pritrjen zobati kotalnik nad pokrovčkom gredi, kar omogoča, da se gred vrti, medtem ko zobati kotalnik ostane pritrjen na stolpu. Gred je fiksno pritrjena na roko, motor z zobatim kotalnikom ter verižnim sistemom ali zobniškim prenosom pa se uporablja za dviganje in spuščanje roke.

Skozi drugi konec roke je speljana še ena prosto vrtljiva gred. Končni manipulator je pritrjen na drugi zobati kotalnik enake velikosti. Ko je veriga povezana med zobatima kotalnikoma roke, veriga deluje kot 4-členska roka, medtem ko motorni sistem vrti roko.

Za pritrditev zobatih kotalnikov na palice boste morda morali uporabiti daljše zatiče z distančniki ali kratke distančnike, da zagotovite zadosten razmak za verigo.  

Prednost verižne roke je, da nima dveh členkov, ki bi se zbližala in omejevala višino dviganja; vendar pa bo roka odpovedala, če se veriga iztakne ali pa se pretrga katera od njenih členov. Ta 3D model ponuja podroben pogled na gradnjo verižne roke.

Dvojna obrnjena 4-členska roka

Dvojna obrnjena 4-členska roka zahteva največ načrtovanja in časa za sestavljanje. Skoraj vedno se sestavljajo v parih, da se izravnajo sile na rokah. Sestavljanje teh rok se začne s 4-člensko roko. Končni členek služi kot drugi stolp za zgornji sklop štirih palic.

Navadno je velik zobnik pritrjen na oddaljeni konec zgornje palice spodnje 4-členske roke, drugi velik zobnik pa je pritrjen na bližnji konec spodnje palice zgornje 4-členske roke. Med dviganjem roke se oba zobnika preštata in premikajo zgornji sklop 4-členskih palic v nasprotni smeri od spodnjega sklopa, kar povzroči, da se roka dvigne navzgor. Ta 3D model ponuja podroben pogled na gradnjo dvojne obrnjene 4-členske roke.

Pri načrtovanju dvojne obrnjene 4-členske roke je pomembno zagotoviti zadosten razmak, da zgornja 4-členska roka lahko preide bodisi na notranji bodisi na zunanji strani spodnje 4-členske roke. To je mogoče doseči tako, da zgornjo 4-člensko roko pritrdite na notranjo stran osrednjega zobnikovega sistema, spodnjo 4-člensko roko pa na zunanjo stran:

1. Zgornja 4-členska roka pritrjena na notranjo stran zobnika

2. Spodnja 4-členska roka pritrjena na zunanjo stran zobnika.  

Čim več prečnih podpor med parom rok bo pripomoglo k večji stabilnosti rok.

Pri številnih zasnov dvojne obrnjene 4-členske roke so motorji dvigala s 12-zobnim zobnikom nameščeni na drugem stolpu in poganjajo velike zobnike na dvigalu. Čeprav jih je mogoče dvigniti z motorji oziroma zobniškimi sistemi na nepremičnih stolpih, pritrjenih na podvozje, ali na obeh lokacijah hkrati.

Dvojna obrnjena 4-členska roka ima med vsemi obravnavanimi rokami največji doseg in najlineranejše dviganje. Ker je z ustvaritveno zasnovo mogoče doseči izjemno velike višine, je pri vožnji robota z do konca iztegnjeno roko potrebna previdnost, saj se robot lahko prevrne. Spodnji 3D model prikazuje gradnjo dvojne obrnjene 4-členske roke.

Uporabite to povezavo za podroben ogled 3D modela dvojne obrnjene 4-členske roke.

Za več informacij si oglejte video o zasnovi roke in povzetek lekcije v laboratoriju STEM Up and Over.