Mecanisme comune

Acest capitol acoperă sugestii pentru proiectarea componentelor obișnuite ale roboților FTC: drivetrain, mișcare liniară (glisiere și ridicări), gheare, prize și multe altele.

Compensații de proiectare

Problemă	Soluție
drivetrainul cu 2 motoare	drivetrainul cu 4 motoare
- Mai puțină putere	- Abilitatea de a traversa obstacole
- Mai puțină accelerație	- Putere și accelerație îmbunătățite
Pushbot	Mecanum, 6WD etc.
- Agilitate/manevrabilitate slabă	- Mai agil, viteză maximă mai mare
- Viteza maximă slabă	- Raport de drivetrain personalizabil
Gheara	Admisie
- Controlează 1 element la un moment dat	- Controlează mai multe elemente simultan
- Fragilă	- Mult mai eficient
Cutii de viteze cu roți dințate	Cutii de viteze planetare
- Nu pentru cazuri de utilizare cu sarcini mari	- Mai bine pentru drivetrainuri și sarcină mare
- Se va rupe sub sarcina de șoc	- Rezistent la socuri
Braț cu un singur/multi-ax	Extindere liniară
- Adesea are nevoie de un raport de drivetrain ridicat	- În general, mai rapid decât brațele cu ax
- Mai complex decât extensia liniară	- Mult mai precis

2 Motor Drivetrain → 4 Motor Drivetrain

În general, nu este recomandat ca echipele să folosească 2 motoare pe drivetrain, ci în schimb să folosească 4. Acest lucru se datorează în principal puterii adăugate și accelerației crescute pe care le oferă 4 motoare.

De obicei, viteza maximă este determinată de raportul de drivetrain și de specificațiile motorului, nu de numărul de motoare. Cu toate acestea , accelerația este afectată de numărul de motoare și, deoarece roboții FTC® trebuie să schimbe direcția și să accelereze de mai multe ori pe meci, accelerația lentă are un efect negativ semnificativ asupra competitivității robotului. În plus, roboții cu 2 motoare se pot lupta să treacă peste obstacole sau să urce pe rampe, din cauza puterii mai puține. O întrebare care apare adesea este „nu am nevoie de mai multe motoare pentru alte lucruri pe robot?” Aceasta este o întrebare validă, dar răspunsul este în general nu. Este posibil să construiți un robot competitiv cu 4 motoare alocate sistemului de propulsie și 4 motoare pentru alte mecanisme, așa că nu ar trebui să existe niciun motiv să vă zgârciți. Nu uitați că drivetrainul este baza robotului. Mecanismele dvs. nu vor fi nici pe departe optimizate dacă sistemul de propulsie nu poate duce robotul dvs, de la A la B rapid și eficient. Nu a existat vreun joc în istoria FTC, în care roboții de top au avut nevoie de >4 motoare pentru drivetrain, așa că aceasta este o regulă destul de sigură de urmat.

Pushbot → Mecanum, 6WD, alte sisteme de propulsie recomandate

Sistemul de propulsie pushbot, construit în mod obișnuit de echipele din primul an, folosind ghidurile furnizate de FIRST, nu este recomandat ca sistem de propulsie competitiv.

Nu recomandăm ca echipele să folosească acel pushbot la o competiție din cauza numeroaselor defecte:

1. Pushbot-ul este alimentat de 2 motoare și, așa cum sa menționat mai sus, nu există niciun motiv să rămâneți cu 2 motoare pe trenul de drivetrain.
2. Pushbot-ul are o viteză maximă și o capacitate de întoarcere slabă, având în vedere că raportul de viteză (40:1 pe roți de 4 inchi) este jumătate din viteza pe care o folosesc multe echipe.
3. Nu este recomandat să folosiți unitatea directă.

Cu toate acestea, majoritatea, dacă nu toate, problemele vor fi rezolvate prin utilizarea unor drivetrainuri cu patru motoare, cum ar fi cele recomandate în ghidul drivetrain (mecanum, 6WD etc.). Prin urmare, se recomandă ca echipele să se refere la secțiunea de drivetrain și să vadă care sistem de propulsie s-ar potrivi cel mai bine pentru strategia lor generală de joc.

**Intake pasiv/Gheare → Intake activ **

info

Intake-ul activ (cel cu mișcare de rotație continuă) ar trebui să aibă întotdeauna prioritate față de prizele pasive și prindere.

Sistemele de intake active sunt mult mai eficiente în ridicarea elementelor comune de joc, cum ar fi bile, cuburi și prisme dreptunghiulare, decât ghearele. Aceasta a fost o regulă larg acceptată; mulți roboți la nivel mondial de-a lungul anilor le-au folosit. Excepția este aceea că ar trebui folosită o gheară pentru obiecte cu formă neregulată care ar fi imposibil de controlat prin admisie; de exemplu, relicva din Relic Recovery.

Sistemele de intake au două avantaje majore față de gheare.

1. Pot controla mai multe elemente de joc simultan.
2. Sunt nediscriminatorii la ridicarea obiectelor, făcându-le mult mai eficiente.

Ghearele pot ridica doar un obiect la un moment dat, iar șoferul trebuie să îndrepte gheara către acel obiect specific pentru a-l apuca. Cu un sistem de intake, șoferul nu trebuie să se concentreze pe un element de joc - în schimb, acesta va prelua orice în cale, dacă este proiectat corespunzător. Ghearele sunt, de asemenea, predispuse la rupere și, astfel, suferă roboții defensivi. Ele sunt, de asemenea, în general mai fragile decât intake-ul. Prin urmare, sistemele de intake active sunt, prin urmare, mult mai eficiente decât ghearele.

**Cutii de viteze cu angrenaje cu roți dințate → Cutii de viteze planetare **

note

Cutiile de viteze cu angrenaje cu roți dințate sunt bune pentru majoritatea aplicațiilor pentru o echipă de începători. Nu susținem neapărat nevoia de a trece la motoare planetare, dar există câteva avantaje care pot deveni utile în cazuri de utilizare mai avansate, cum ar fi sistemele cu sarcină mare.

info

Cutiile de viteze cu angrenaje cu roți dințate au dezavantaje inerente cutiilor de viteze planetare. Cutiile de viteze cu roți dințate nu ar trebui utilizate în situații de sarcină mare, în primul rând deoarece angrenajele pot dezlipi și distruge cutia de viteze.

Un exemplu ar fi un drivetrain care trebuie să schimbe direcția în mod repetat și rapid. Cutiile de viteze planetare sunt mult mai potrivite pentru drivetrain și brațe, datorită configurației soarelui și a angrenajelor planetare. În plus, cutiile de viteze cu roți dințate drepte sunt predispuse la sarcini de șoc; prin urmare, drivetrainul direct nu este recomandat pe sistemele de propulsie. Consultați secțiunea de anatomie a cutiei de viteze pentru informații mai complete despre cutiile de viteze. Aceasta se referă la utilizarea cutiilor de viteze cu roți dințate drepte care sunt atașate direct la angrenajul pinionului motorului.

**Braț cu o singură/multi axă → Extensie liniară **

info

În general, echipele sunt sfătuite să stea departe de brațe și să se deplaseze în direcția alunecărilor liniare, în primul rând din cauza complexității. Acest lucru se datorează faptului că brațele sunt de obicei mai puțin eficiente decât extensiile liniare și sunt mai greu de implementat corect.

Brațele necesită un raport de drivetrain ridicat, așa că brațele trebuie susținute extrem de bine pentru a suporta cuplul pe care îl oferă motorul. Un braț prost sprijinit și/sau construit îi va cauza șoferului o greutate în plus , deoarece este extrem de dificil să aliniați un braț care tremură constant. În schimb, cu extensiile liniare, jucătorul nu trebuie să-și facă griji cu privire la rapoartele de drivetrain și cutiile de viteze. Ele pot fi optimizate pentru a fi mai eficiente decât brațele și, de obicei, sunt mai precise, deoarece mișcarea liniară este mai ușor de controlat decât mișcarea unghiulară. Un alt aspect pozitiv este că glisierele liniare pot avea mai multe extensii decât brațele, unele ajungând la 5+ feet în lungime.

Drivetrainuri

Ce este un drivetrain?

Un drivetrain se referă la ansamblul de componente dintr-un robot care sunt responsabile pentru transferul puterii de la motor la roți. Scopul drivetrainului este de a facilita mișcarea robotului și, prin urmare, este crucial pentru funcționarea generală a robotului. Dacă drivetrainul nu funcționează, nici restul robotului nu va funcționa. Există multe tipuri posibile de drivetrainuri în FTC® fiind împărțite în două categorii principale: tank și holonomice.

Tipuri de drivetrainuri

Tank drivetrain

Un tank drivetrain utilizează în principal roți de tracțiune și nu se poate mișca/deplasa lateral. Pentru a schimba direcțiile, drivetrainul se bazează fie pe rotirea roților din stânga și din dreapta în direcția opusă pentru învârtirea robotului, fie rotirea roților pe o parte mai rapidă decât pe cealaltă parte făcând astfel robotul să urmeze calea unui arc. Drivetrainurile de tip tank prioritizează tracțiunea și accelerația față de manevrabilitate, oferind acestor drivetrainuri potențialul de a traversa obstacole și de a juca defensiv. Sistemele de drivetrain de tip tank sunt relativ simple de construit, și de asemenea foarte robuste.

Holonomic drivetrain

Un drivetrain holonomic, spre deosebire de un drivetrain tank, se poate deplasa lateral, datorită utilizării fie a roților mecanum , fie a roților omni . Aceste tipuri de roți au role speciale care permit mișcări de strafing. Astfel, drivetrainurile holonomice acordă prioritate manevrabilitații față de tracțiune. Cu toate acestea, drivetrainurile holonomice pot suferi dacă robotul este greu. Holonomic s-a dovedit a fi competitiv la cel mai înalt nivel timp de mulți ani și este comun printre roboții de clasă mondială.

Swerve drivetrain

Este un tip avansat de drivetrain care permite fiecărei roți ale șasiului să se rotească independent atât în jurul propriei axe verticale (pentru direcționare), cât și să fie controlată în ceea ce privește viteza de rotație. Această configurație oferă robotului o mobilitate excepțională, permițându-i să se deplaseze în orice direcție, indiferent de orientarea sa actuală, ceea ce îi oferă un avantaj strategic în manevrabilitate pe teren. Datorită complexității sale, swerve drive necesită o programare sofisticată și o construcție mecanică precisă, fiind adesea mai scump decât mecanum, dar oferă un control superior și o tracțiune mai bună.

Selectarea sistemului de drivetrain

Când construiesc orice mecanism, echipele trebuie să enumere unele necesități sau caracteristici dorite. Uite cateva caracteristici importante pentru fiecare sistem de drivetrain:

Fiabilitate: Fiabilitatea, cheia succesului în FIRST® Tech Challenge, începe cu drivetrainul, baza oricărui robot. Un aspect al fiabilității de lua în considerare este tipul de motor și cutie de viteze care sunt utilizate în drivetrain. De exemplu, cutiile de viteze cu roți dințate (spur gearbox) sunt mai probabil să se rupă sub sarcină decât cutiile de viteze planetare (planetary gearbox). Astfel, motoarele cu angrenaje cu roți dințate **nu **sunt alegerea optimă pentru drivetrain, mai ales dacă robotul este proiectat să fie greu (13+ kg).

note

În general, drivetrainurile mai complexe prezintă multe provocări de fiabilitate pentru echipele fără experiență. Sfatul nostru este să rămâneți la un drivetrain mai simplu, cum ar fi tracțiunea pe 4 sau 6 roți și tracțiunea mecanum.

**Agilitate **: Există mulți factori pentru agilitate: viteza maximă, accelerația, raza de viraj, viteza de viraj și capacitatea de strafe. Rețineți că raza de viraj este o caracteristică adesea trecută cu vederea, care este critică pentru agilitatea generală a drivetrainului. În general, un drivetrain solid ar trebui să aibă o viteză liberă (viteză fără sarcină) în intervalul de 5 – 6,5 km/h.

Numărul de motoare și RPM-ul: Echipele noi tind să folosească doar două motoare pe drivetrain, dar acest lucru nu este recomandat, deoarece toate echipele competitive folosesc 4 sau mai multe motoare pentru drivetrain. O altă problemă întâlnită frecvent este că drivetrain-urile multor echipe sunt prea lente. Deși echipele avansate se pot concentra pe capacitatea de a juca defensiv, în general, manevrabilitatea și viteza sunt factori principali pentru un drivetrain de succes.

Motoarele cu rapoarte de 60:1 și 40:1 sunt aproape întotdeauna prea lente pentru utilizarea în drivetrain-urile FTC. Orice raport între 16:1 și 20:1 este perfect rezonabil pe roți de 4 inch. Raportul de 19.2:1 pe roți de 4 inch este o alegere populară, deoarece permite utilizarea directă a unui motor planetar de 19.2:1. Acest raport oferă un echilibru excelent între accelerație instantanee și viteză maximă ridicată.

Pentru roți de 3 inch, rapoartele echivalente sunt între 12:1 și 15:1, ceea ce face ca raportul de 13.7:1 pe roți de 3 inch să fie convenabil, deoarece poate fi utilizat direct cu motorul planetar de 13.7:1 de la goBILDA. Echipele pot încetini drivetrain-ul în cod, oferind mai puțină putere motoarelor, dacă este necesar.

Este recomandat ca un drivetrain să aibă 4 motoare, pentru a facilita puterea și manevrabilitatea optimă. RPM-ul necesar pentru un balans bun între putere și viteză este de cel puțin 300 RPM, majoritatea echipelor folosesc motoare de 435 RPM pentru un raport bun dintre viteză și cuplu pe care îl oferă.

warning

Nu este recomandat ca echipele să folosească cutii de viteze cilindrice pe drivetrainul lor. În schimb, utilizați cutii de viteze planetare, deoarece acestea sunt mai puțin predispuse la șocuri și ruperi.

Puterea de tracțiune/cuplu: Deși această caracteristică este adesea supraaccentuată, este totuși foarte importantă. Tracțiunea unui drivetrain se referă la forța de aderență între roțile robotului și suprafața pe care se deplasează. Această forță este crucială pentru ca robotul să poată avansa, să se oprească sau să își schimbe direcția fără a aluneca. În plus, tracțiunea va fi importantă dacă drivetrainul trebuie să traverseze obstacole. Mulți factori afectează tracțiunea drivetrainului, inclusiv tipul roții, angrenajul motorului și greutatea totală a robotului.

note

Dacă aveți deja un sistem de propulsie foarte agil, cu șoferi experimentați, o echipă poate evita apărarea în loc să fie nevoită să o respingă sau să se alăture ei .

Transmisia drivetrainului: În general, există patru opțiuni pentru transmisia drivetrainului: transmisie directă, lanț, angrenaj și curea. Echipele ar trebui să stea departe de transmisia directă, deoarece cutiile de viteze sunt predispuse să se rupă(mai ales cele REV), în special sub sarcini de șoc (de exemplu, dacă roata este lovită de un alt robot sau roata se lovește de perete). Vă recomandăm să folosiți curele, chiar dacă este o opțiune dificilă pentru echipele noi. Lanțul și angrenajele sunt, de asemenea, opțiuni excelente – lanțul necesită puțin mai multă atenție, deoarece este necesar un întinzător pentru a menține tensiunea corectă în lanț.

**Un pas important este să determinați ce doriți de la drivetrainul vostru: **

• Vrei viteză?
• Tracțiune?
• Abilitatea de a trece peste obstacole?
• Ai nevoie de strafe?

La toate aceste întrebări ar trebui să răspundeți înainte de a alege un drivetrain potrivit.

Tank drivetrain

Tracțiune pe 2 roți (pushbot)

Acest sistem de propulsie începător este considerat unul dintre sistemele de propulsie inferioare, deși este utilizat la niveluri scăzute de concurență. Acesta este tipul de transmisie introductivă pentru mulți începători. Adesea are roți de tracțiune actionate direct și două roți omni care nu sunt acționate.

Acest tip de transmisie are un viraj slab, deoarece centrul de viraj se află în spatele robotului, între cele două roți acționate. În comparație cu alte sisteme de propulsie, are o accelerație slabă datorită utilizării doar a două motoare.

warning

Deși este bun pentru echipele începătoare, se recomandă să nu se folosească la competiții.

**Avantaje **

• Cel mai simplu drivetrain de construit

• Nu necesită alimentarea tuturor celor patru roți

**Dezavantaje **

• Mai lent decât alte opțiuni

• Putere redusă, folosind doar 2 motoare

• Utilizează motorul Tetrix MAX, predispus la supraîncălzire și deteriorare, cu o cutie de viteze fragilă

• Agilitate și manevrabilitate scăzute din cauza rotației pe 2 motoare

• Accelerație slabă

• Adesea este direct acționat, ceea ce nu este recomandat pentru drivetrains

Exemplu de Pushbot inclus in ghidul FTC pentru începători

Tracțiune pe 4 roți

În forma sa obișnuită, transmisia folosește aceeași configurație a roților ca și drivetrainul cu tracțiune pe două roți (2 roți de tracțiune în spate, 2 omni în față), dar cu o diferență notabilă: toate cele patru roți sunt acționate.

Unele echipe vor folosi patru roți de tracțiune sau vor folosi patru roți omni. Nu este recomandat să folosiți toate cele 4 roți de tracțiune din cauza virajului care are ca rezultat această configurație. Acest lucru este cauzat de contactul roților cu solul. Utilizarea roților omni pentru toate cele patru roți va avea ca rezultat o viteză de întoarcere incredibilă, robotul rotindu-se în jurul centrului său.

info

Frecarea roții se referă la frecarea dintre partea laterală a roții și dale. Aceasta împiedică rotirea, deoarece transmisia trebuie să depășească această forță de frecare pentru a putea roti robotul. Frecarea roților este cel mai frecvent întâlnită la drivetrainurile de rulare cu 4 sau 6 roți care nu au o coborâre centrală.

Cu toate acestea, acest avantaj vine la pachet cu o pierdere majoră de tracțiune. Din aceste motive, multe echipe aleg să utilizeze două roți de tracțiune și două roți omni pentru a obține un echilibru între întoarcerea rapidă și tracțiune. Principalul avantaj al acestei transmisii față de alte transmisii tip tank este capacitatea sa de a se deplasa cu ușurință pe un teren ridicat atunci când centrul robotului este ridicat deasupra terenului.

Se sugerează ca o transmisie cu patru roți să fie aproape sau exact un pătrat. În caz contrar, se pot întâmpina probleme la întoarcere.

note

*Distribuția greutății este, în plus, un factor important care trebuie luat în considerare: cu cât mai multă greutate în spate, cu atât mai bine.

info

*Distribuția greutății se referă în general la modul în care greutatea robotului este proporționată. Este de dorit să existe o distribuție relativ 50-50 (50% din greutate în jumătatea din față, 50% în jumătatea din spate), astfel încât drivetrainul să aibă o manevrabilitate și o virare optimă.

Virajul descentrat, care poate fi sau nu un dezavantaj, este aproape omniprezent în cazul vehiculelor cu tracțiune integrală. Este posibil ca acest lucru să nu reprezinte o problemă pentru echipe, dar este bine să fim conștienți de el. Întoarcerea descentrată poate fi un avantaj, dar trebuie avertizat că întoarcerea va fi ușor mai lentă pe un vehicul cu patru roți decât pe un vehicul cu șase sau opt roți.

Avantaje

• Mai manevrabil decât 2WD
• Accelerație și tracțiune solide
• Poate traversa terenul dacă șasiul este ridicat suficient de sus
• Putere de împingere bună pentru apărare, dar suficient de manevrabilă pentru a o evita

Dezavantaje

• Se poate răsturna mai ușor decât 6WD/8WD cu un centru de greutate ridicat
• Toate roțile cu tracțiune 4WD pot avea o manevrabilitate diminuată
• Distribuția greutății influențează punctul de întoarcere și raza de întoarcere a robotului

**Tracțiune pe 6 roți **

O transmisie pe 6 roți este o transmisie competitivă obișnuită în FTC din mai multe motive: are tracțiune fantastică, virare excelentă și, având 6 roți, transmisia are mai mult contact cu solul, ajutând la stabilitate și tracțiune. Există două tipuri principale de drivetrainuri cu transmisie pe 6 roți: cele cu colț omnis și altele cu un drop center .

note

Drop Center

Un drop center 6WD este o tracțiune pe 6 roți cu roata centrală montată ușor sub celelalte două roți. Căderea ar trebui să fie oriunde de la mai mult de 1.5 mm până la 6mm. Cu toate acestea, scăderea recomandată este de aproximativ 3 mm. De obicei, roboții mai ușori pot avea o cădere mai mică, în timp ce roboții mai grei funcționează puțin mai bine cu o cădere mai mare de 3 mm.

Scopul căderii roții din mijloc este să se asigure că doar 4 roți sunt în contact cu solul în orice moment. Acest lucru se datorează faptului că virajul cu 6 roți pe sol introduce multă frecare, ceea ce face foarte dificilă întoarcerea rapidă.

Căderea necesară poate varia în funcție de starea terenului și de greutatea întregului robot .

Majoritatea transmisiilor cu 6 roți cu centru de coborâre sunt realizate folosind drivetrainuri personalizate, deoarece este dificil să se obțină coborârea roții centrale folosind un sistem de construcție bazat pe kit (o excepție notabilă fiind transmisiile bazate pe kit REV).

Avantaje

• Tracțiune și manevrabilitate excelente
• Accelerație bună, poate avea o viteză maximă ridicată
• Stabilitate mare sub toate greutățile robotului
• Capabil să joace în apărare

Dezavantaje

• Drop-center 6WD este dificil de construit cu sisteme bazate pe canale, deși acest lucru a fost parțial atenuat cu placa de rulment drop-center goBILDA

• Drop-center 6WD este puțin mai slab la viraje, dar are mai multă tracțiune

• Sistemul 6WD cu centru coborât depinde de condițiile de pe teren

• Tracțiunea 6WD omni în colț este mai slabă

  7236 Recharged Green, Rover Ruckus; drop center 6WD

Ethan Doak, goBILDA 6 wheel drive with corner omni wheels

8 Wheel Drive

O transmisie pe 8 roți este mai puțin obișnuită decât omologul său 6WD, combinând elemente care se găsesc atât în ​​sistemele de tracțiune pe 4 roți, cât și în cele pe 6 roți. Pe o tracțiune pe 8 roți, cele patru roți centrale sunt coborâte. Aceasta înseamnă că la întoarcere, doar aceste patru roți din mijloc ating solul. Astfel, trenul de tracțiune pe 8 roți are puțin mai multă stabilitate în timpul virajului decât un sistem de tracțiune pe șase roți, în timp ce sistemul de tracțiune pe șase roți se poate întoarce mai repede. De asemenea se sugerează ca toate cele opt roți să fie acționate.

Avantaje

• Combină stabilitatea 6WD cu agilitatea 4WD
• Chiar mai stabilă decât 6WD
• Tracțiune și accelerație fantastice
• Excelentă pentru apărare

Dezavantaje

• Ocupă mai mult spațiu decât 6WD

• Alimentarea tuturor celor 8 roți poate fi dificilă

• Fără o coborâre adecvată a centrului, virajul poate fi redus drastic

3846 Maelstrom, Rover Ruckus

13075 Coram Deo Academy Robotics, Rover Ruckus

Tracțiunea pe benzile de rulare

Tracțiunea pe benzile de rulare este utilizarea benzilor de rulare ale tancurilor sau a curelelor late pentru a acționa mișcarea, la fel ca un tanc în viața reală. Din păcate, în FTC, aceasta nu este o transmisie competitivă din mai multe motive.

Banda de rulare este complexă și are multe puncte de defecțiune. Benzile de rulare sunt, de asemenea, foarte predispuse la apărare, iar o lovitură ușoară de la un alt robot este suficientă pentru a dezalinia benzile de rulare. Nici opțiunilecomerciale COTS (Commercial Off-The-Shelf) pentru benzi de rulare nu sunt grozave - benzile de rulare TETRIX au tendința de a se rupe și de a deraia atunci când sunt utilizate pe drivetrainurile de rulare ale roboților, ceea ce le face nepotrivite pentru utilizarea în competiții.

Deși este posibil să se implementeze cu succes tracțiunea pe bandă de rulare, ca în exemplul de mai jos, majoritatea echipelor neexperimentate nu au capacitatea și cunoștințele necesare pentru a face acest lucru. Tracțiunea pe banda de rulare aduce îmbunătățiri neglijabile ale tracțiunii, în detrimentul manevrabilității. Există opțiuni mai bune pentru a traversa terenul, cum ar fi o tracțiune integrală.

Avantaje

• Foarte bună la traversarea terenului
• Tracțiune și putere de împingere fantastice

Dezavantaje

• Suferă în ceea ce privește manevrabilitatea și viteza maximă

• Foarte complex de implementat

• Benzile de rulare sunt predispuse la rupere și pot cădea ușor

5975 Cybots, Res-Q

Holonomic drivetrain

Mecanum drive

Transmisia Mecanum constă din patru roți Mecanum care sunt acționate independent de un motor. Această configurație angulează viteza fiecărei roți, permițând robotului să se îndrepte.

info

Roată Mecanum

Roțile Mecanum sunt un tip special de roți care permit manevrabilitate și strafing holonomic, spre deosebire de roțile tradiționale. Acestea constau într-o serie de role de cauciuc rotite la 45 de grade spre stânga sau spre dreapta.

Într-o transmisie mecanică convențională, rularea roților de pe o diagonală în sens opus față de cele de pe cealaltă diagonală provoacă mișcări laterale. Combinațiile acestor mișcări ale roților permit deplasarea vehiculului în orice direcție cu orice rotație a vehiculului (inclusiv fără nicio rotație).

Principalul avantaj al sistemului de tracțiune mecanum este manevrabilitatea pe care o oferă, în special pentru că robotul poate vira în loc să se întoarcă și să meargă. Rolele de pe roțile mecanum formează un unghi de 45 de grade cu axa de rotație a roții, ceea ce înseamnă că transmisiile mecanum nu pot vira la fel de repede pe cât pot înainta.

Acest lucru poate fi explicat prin discutarea forțelor implicate. Atunci când fiecare roată se rotește, aceasta aplică o forță de frecare la sol, care mișcă robotul. Atunci când se deplasează înainte, ambele seturi de roți din stânga se rotesc în aceeași direcție și la aceeași viteză, iar ambele seturi de roți din dreapta se rotesc în aceeași direcție și la aceeași viteză, ceea ce înseamnă că forțele nu se opun. Cu toate acestea, în cazul strafingului, nici cele două roți din stânga, nici cele două roți din dreapta nu se rotesc la aceeași viteză. În multe cazuri, acestea se rotesc chiar în direcții opuse.

Aceste două forțe opuse fac ca rolele să alunece din ce în ce mai mult, ceea ce angulează viteza robotului în detrimentul tracțiunii (mai multă alunecare duce la o pierdere de viteză). Cu toate acestea, roțile alunecă în continuare atunci când se deplasează înainte, dar nu la fel de drastic ca atunci când se deplasează în strafing.

Acesta este principalul dezavantaj al transmisiilor mecanum: acestea tind să nu aibă prea multă putere de împingere și, prin urmare, sunt vulnerabile la apărarea de către o transmisie robustă de tanc.

Datorită faptului că roțile mecanum sunt mai predispuse la alunecare din cauza rolelor diagonale, un mecanism odometric separat poate fi adăugat opțional la sistemele de propulsie mecanum pentru a urmări locația robotului în timpul autonomiei

warning

Este important de reținut că, pentru a maximiza eficiența și stabilitatea acționărilor mecanice, atunci când sunt privite de sus, rolele fiecărei roți trebuie să fie îndreptate spre centrul robotului, formând o formă de X, mai degrabă decât un romb.

Principalul motiv pentru acest lucru este că permite sistemului de acționare să se rotească mult mai repede decât ar fi capabil altfel. Atunci când se utilizează configurația sugerată, privite din partea inferioară a robotului, rolele formează un romb. Acest lucru permite ca forța aplicată de roți pe sol să acționeze tangent la raza de virare, ducând la o virare mai rapidă.

Pentru o explicație mai detaliată, consultați acest videoclip și acest alt videoclip.

Avantaje

• Manevrabilitate și agilitate fantastice datorită strafing-ului, poate evita apărarea foarte bine
• Accelerație bună, poate avea viteză maximă ridicată
• Transmisie foarte versatilă pentru aproape orice joc

Dezavantaje

• Suferă la tracțiune, deoarece rolele mecanum au un coeficient de frecare mai mic decât roțile de tracțiune; nu poate traversa terenul
• Poate fi împins în apărare
• Roțile trebuie să fie acționate independent, deci nu există redundanță

Configurație pentru roți mecanum, prin amabilitatea goBILDA

Minighidul roților Mecanum

Una dintre cele mai importante caracteristici ale unei roți mecanum este mecanismul care permite rolei să se rotească - fie bucșe, fie rulmenți cu bile. Mecanum-urile care utilizează rulmenți cu bile se învârt mai bine decât cele care utilizează bucșe, deoarece rolele se pot roti cu mai puțină frecare.

note

În trecut, unele echipe au investit în roți mecanum cu diametrul de 6 inch. Acestea sunt, în general, mult mai scumpe și, în general, nu oferă beneficii de performanță semnificative. Recomandăm cu tărie să rămâneți la roți cu diametrul cuprins între 3 și 4 inchi.

Recomandate

Aceste roți sunt standardul de aur al roților mecanum, dacă cumpărați roți mecanum noi, există foarte puține motive pentru a cumpăra orice roți mecanum care nu provin din această secțiune.

• GoBILDA Mecanum Wheels v2 (127,49 $ cu reducere pentru echipă): Roțile Mecanum goBILDA v2 sunt standardul de aur pentru echipele care doresc un design de calitate în toate aspectele. Acestea au un diametru de 96 mm și o grosime de 38 mm, cu rulmenți susținuți de rulmenți cu bile, role de 70A durometer care oferă performanțe excelente de strafing. Cu utilizarea găurilor încastrate de 16x16mm și 32x32mm, aceste roți au cele mai multe opțiuni de montare și se pot potrivi tuturor stilurilor de arbori utilizate în mod obișnuit în FTC®.
• REV Robotics Mecanum Wheels (127,50 $ cu reducere pentru echipe): Roțile Mecanum REV Robotics au un diametru de numai 75 mm, oferind o opțiune de roți Mecanum mai mici pentru echipele FTC; cu toate acestea, ele nu sunt cea mai subțire opțiune, având o grosime de 40,8 mm. Acestea dispun de role susținute de rulmenți cu bile care oferă capacități excepționale de strafing și tracțiune. Modelul de găuri prezentat pe aceste roți este compatibil cu Andymark Nubs, precum și cu REV Robotics Universal Hex Adapter v2 (care este inclus); cu toate acestea, pentru a utiliza alte opțiuni de arbori, va fi probabil necesară utilizarea unui adaptor sau modificarea fizică.

Viabile

Aceste mecanumuri au performanțe acceptabile, dar există foarte puține motive pentru a le cumpăra în acest moment, deoarece au fost înlocuite de altele mai bune. Dacă le dețineți deja, acestea sunt o opțiune viabilă, dar luați în considerare să vă uitați la unele dintre mecanumurile din secțiunea Recomandate.

• Nexus Ball Bearing Mecanum Wheels (134,00 $): Aceste roți au 100 mm în diametru și 59 mm lățime. Ele strafează excelent datorită utilizării rulmenților cu bile. Cu toate acestea, sunt mai scumpe, ocupă mai mult spațiu, au mai puțină tracțiune și sunt mai greu de montat decât roțile recomandate.
• goBILDA Mecanum Wheels v1 (întrerupte): Aceste roți sunt foarte asemănătoare cu Nexus Ball Bearing Mecanum Wheels, dar cu o schemă de culori diferită și opțiuni de montare mai bune.
• Andymark Heavy Duty Mecanum Wheels (225 $): Acestea sunt cu ușurință cele mai scumpe mecanum-uri de pe listă. Aceste roți au 4„ în diametru și 1,65” lățime. Acestea sunt mecanumuri pe bază de bucșe, astfel încât, deși strafează decent, acestea încă funcționează mai rău decât cele pe bază de rulmenți. Acestea au o cantitate bună de tracțiune, mai mult decât roțile Nexus cu rulmenți sau cu bucșe.
• Roți Mecanum cu bucșe Nexus (80,00 $): Aceasta este roata Mecanum Nexus cu rulmenți cu bile cu bucșe în loc de rulmenți cu bile. Nu sunt multe de spus despre ele, cu excepția faptului că strafează decent, dar mai rău decât echivalentul bazat pe rulmenți cu bile.

Nu sunt recomandate

Nu există aproape niciun motiv pentru a utiliza aceste roți mecanum - au performanțe foarte slabe și nu sunt cu mult mai ieftine decât cele din secțiunea Recomandate. Nu putem recomanda utilizarea acestora pe un robot FTC; dacă este posibil, înlocuiți-le cu roțile mecanum din secțiunea Recomandate.

• TETRIX Mecanum Wheels ($149.00): Aceste mecanisme sunt proiectate cu o rolă din plastic dur, bazată pe bucșe, care la rândul său creează performanțe slabe de strafing. Butucul integrat este un design bazat pe șuruburi cu un orificiu rotund, ceea ce cauzează lipsă de fiabilitate, precum și ocuparea unui spațiu suplimentar.
• Andymark Standard Duty Mecanum Wheels ($77.00): Aceste roți abia se îndreaptă și sunt foarte fragile.

8103 Null Robotics, Rover Ruckus, folosind rulment mecanic Nexus

731 Wannabee Strange, Rover Ruckus, folosind roți mecanice AndyMark HD

X-drive

X-Drive este o transmisie holonomică pe bază de roți omni. Acest tip de drivetrain presupune montarea a 4 roți omni la colțul robotului la un unghi de 45 de grade.

O diferență notabilă între X-Drive și mecanum este viteza de mișcare. În timp ce, așa cum sa menționat în secțiunea Mecanum, raportul dintre viteza de strafing și viteza de deplasare este vizibil mai mic de 1, raportul pe un X-Drive este exact 1. Aceasta înseamnă că viteza de strafing și viteza de deplasare ale unui robot cu X-Drive sunt echivalente, cu toate acestea sistemul de transmisie este mai lent.

Chiar dacă X-drive are viraj și accelerație bune, principalul dezavantaj este faptul că nu se încadrează ușor în designul general al robotului.

warning

Atunci când utilizează X-Drive, robotul se deplasează înainte/înapoi/în linie dreaptă dintr-o parte în alta de câteva ori mai repede decât o transmisie cu roți în orientare normală (cu același raport de transmisie și aceeași dimensiune a roților).

Pentru o explicație a motivului exact al acestui lucru, consultați această analiză.

Avantaje

• Manevrabilitate și agilitate bune
• Accelerație bună

Dezavantaje

• Predispus la apărare, împins cu ușurință

• Utilizează adesea transmisia directă din cauza factorului de formă incomod

731 Wannabee Strange, Velocity Vortex

5040 Nuts and Bolts, Relic Recovery

H-drive

H-Drive este un drivetrain de tip holonomic care folosește toate roțile omni. H-Drive se bazează pe un set de roți de strafe care sunt perpendiculare pe roțile înainte/înapoi pentru a realiza strafing. H-Drive este similar cu drivetrainul tank, păstrând în același timp manevrabilitatea drivetrainurilor holonomice.

H-Drive este teoretic foarte ușor de codat, dar majoritatea echipelor folosesc un fel de corecție giroscopică pentru a merge drept, deși nu este necesar cu o distribuție adecvată a greutății.

H-Drive are un număr de configurații posibile de motor - 1 sau 2 motoare care pot fi puse pe fiecare pod de mers înainte, iar unul sau două motoare pot fi puse pe roțile de strafe. În configurația cu un motor pe fiecare pod de transmisie înainte, H-Drive are o accelerație ușor redusă în comparație cu cele mecanum.

Pentru cea mai mare fiabilitate posibilă, multe echipe FRC® își suspendă roțile de strafing pe un sistem basculant pentru a se asigura că toate roțile sunt în contact cu solul în timp ce robotul nu este în strafing.

De departe, cel mai mare avantaj al sistemului H-drive este capacitatea sa de a găzdui distribuții multiple de motoare. De exemplu, dacă doriți să dedicați doar 3 motoare mecanismelor dvs. și vă mai rămâne un motor, utilizarea unei configurații cu 1 motor de strafe și 4 motoare de acționare este absolut viabilă. Sau dacă dedicați 5 motoare mecanismelor dvs., H-drive cu 2 motoare de acționare și 1 motor strafe este cu siguranță optim.

Avantaje

• Combină avantajele rezervorului și ale transmisiei holonomice
• Poate fi utilizat cu 3 sau 5 motoare
• Tracțiune și viteză maximă bune
• Manevrabilitate și agilitate mari

Dezavantaje

• Strafing este puțin mai puțin eficient decât mecanum
• Suspensie complexă necesară ocazional, în funcție de design

9804 Bomb Squad, Relic Recovery¶