Færdighedsbygger: Hydraulik til robotter - 💡 Fix My Ideas

Færdighedsbygger: Hydraulik til robotter

Færdighedsbygger: Hydraulik til robotter


Forfatter: Ethan Holmes, 2019

Hydrauliske robotter

De kæmpe kamprobotter fra SyFys Robot Combat League brugte hydraulik.

Hvorfor vil du bruge hydraulik på din robot? Det var godt nok til de bilstørrelsesbekæmpende robotter Mark Setrakian designet til Robot Combat League, det show han hjalp med at udvikle til SyFy-netværket. Jeg foreslår ikke, at du opbygger en gigantisk robot (selvom det ville være ret cool), men der er nok du kan lære, og viden er magt.

Se selv om begreberne nedenfor, så deler jeg en hydraulisk projektide, der er mindre ... vægtig end en 800 lb robot.

Karakteristik af hydraulik

Inkompressibel!

Det lukkede hydrauliksystem bevæger lige mængder i hver cylinder. Billede af Orion 8, CC BY-SA 3.0, via Wikimedia Commons

Både pneumatik og hydraulik er systemer af trykvæsker. Hovedforskellen er, at pneumatiske systemer beskæftiger sig med gasser og hydrauliske systemer, der beskæftiger sig med væsker. I modsætning til gasser er væsker inkompressible.

Animationen til højre viser et hydraulisk system. Fordi det er et komprimeret system af en inkomprimerbar væske, er væskevolumenet, der presses ud af den lille cylinder, lig med volumenet, der er presset ind i den store cylinder.

Under pres

Pascals lov beskriver, hvordan trykket virker på væsker, der er begrænset i en beholder. På billedet nedenfor er væsken til venstre i en åben cylindrisk beholder. Trykket i nærheden af ​​bunden vil være højere end trykket øverst, fordi der er mere masse, der vejer på væsken, jo længere ned du går.

Hvis den samme væskebeholder blev flyttet til en højere højde, hvor atmosfærisk tryk var 10 kPa mindre, ville trykket nær bunden stadig være større end nær toppen. Trykket overalt i væsken ville dog være nøjagtigt 10 kPa mindre end før.

Flydende under tryk følger Pascals lov. Billede af Andrew Terranova

Nu, hvis du lægger et tæt passende stempel oven på væsken i cylinderen, som i cylinderen til højre, sker der noget interessant. Da væsken er inkompressibel, udligner trykket nu gennem væsken og anvender en kraft ens for alle punkter i dens beholder.

Tager mekanisk fordel

En konsekvens af alt dette er, at du kan få en mekanisk fordel. Når du anvender en kraft til den lille cylinder, er mængden af ​​kraft udøvet af den store cylinder proportional med forholdet mellem de to cylinders overfladearealer.

Hydraulik kan give en mekanisk fordel. Billede af Rahulgoel12345 CC BY-SA 4.0, via Wikimedia Commons

Med andre ord anvender du en lille kraft på den lille cylinder, og du får en stor kraft på den store cylinder. Du kan være bekendt med dette princip, hvis du nogensinde har brugt en hydraulisk bilstik eller log splitter.

Der er en omvendt proportional effekt på afstanden ... du er nødt til at flytte den lille cylinder langt for at få den store cylinder bevæge sig en kort vej. Dette er analogt med at bruge en blok og tackle remskive system til at løfte en stor vægt. Du er nødt til at trække tovet længere end afstanden, hvor du løfter din tilsigtede belastning, men du behøver ikke at trække så hårdt.

Opbygning af en hydraulisk arm

Nu hvor du har nogle af teorien, lad os se på et praktisk eksempel, du kan bygge dig selv.

Sættet samles

Jeg hentede denne billige hydrauliske robotarm til min søn, som hjalp med at inspirere dette indlæg.

Som du kan se i videoen, når du flytter en af ​​de tre sprøjter ved kontrolenden, skubber vandet sprøjterne integreret i armens aktuatorer.

Sprøjtningerne i sættet er alle lige store, så den påtrykte kraft og afstanden er den samme.

Samme størrelse sprøjte: lige kraft, lige afstand. Billede af Andrew Terranova

Hvis du ønskede at løfte en tungere belastning med robotarm, kan du erstatte en større diameter sprøjte i løftemodulatoren. Du ville ikke være i stand til at flytte armen så langt, men det kunne nu løfte mere vægt. Du ville skulle ændre den tilsvarende kontrolsprøjte for en længere en af ​​den oprindelige diameter for at forsøge at opretholde samme afstand på udgangen.

Større udgangssprøjte: mindre indgangskraft, større indgangsafstand. Billede af Andrew Terranova

Tilføj nogle aktuatorer

For nogle bonuspoint arbejder jeg på at tilføje en lineær aktuator til hver sprøjte.

Du kan bygge din egen lineære aktuator fra en modificeret servo og en gammel limpind. Jeg fandt ud af, at en kort længde af skemaet 40½ "PVC-rør kan limes ind i limstiften på aktuatoren, og stempelet på sprøjten giver en god friktionspasning ind i den anden ende af røret.

Når du er samlet, kan din billige hydrauliske robotarm programmeres med en mikrocontroller.



Du Kan Være Interesseret

Arduino Yún 云 er nu tilgængelig

Arduino Yún 云 er nu tilgængelig


Tæller ned til World Maker Faire!

Tæller ned til World Maker Faire!


Lev fra New York: The Day Before World Maker Faire

Lev fra New York: The Day Before World Maker Faire


Maker Faire begrundelse på NYSCI - dette sted vil forvandle!

Maker Faire begrundelse på NYSCI - dette sted vil forvandle!






Seneste Indlæg