2010-08-09

3個自由度Lego機械手臂的機構設計摘要




如圖的機械手臂機構,是運用兩個Firgelli線性致動器控制機械抓手(Grabber)進行俯仰(Pitch)以及翻滾(Roll)的動作,再加上以NXT Servo Motor控制Grabber的張合動作,因此共具備了三個運動(Pitch’ Roll and Grip)的自由度(Degrees of Freedom),另一方面也可以說成 具有三個輸入的運動機構



多自由度的機構設計


對於兼具多個輸入來進行多自由度運動的機構,以Lego Technic最常見的方式是採用輸入堆疊的設計,例如車輛即是將轉向輸入 疊在驅動輸入上的典型機構,由於車輛通常是後輪驅動、前輪轉向(除非為四驅車),這兩種運動並不會相互干擾,所以這樣的方式是合理的。
而至於本例的機械手臂因為要讓Grabber能夠同時進行PitchRollGrip的動作,因此Grabber需要同時接受三個輸入,所以必定會相互干擾,而解決的方法則類似四驅車的前輪機構設計方式:


讓三個輸入軸彼此垂直於同一支點(Pivot Point)
這樣個別的動力傳輸方向就不會產生干擾,至於細節還是參考下圖的說明會比較清楚:




控制功能


Firgelli線性致動器作為控制GrabberPitchRoll運動是相當理想的選擇, 使用NXT Output Module可以做到精準定位,至於以NXT Servo Motor驅動Grabber的張合,因為透過齒輪系的關係並不好直接控制,所以須要先進行定位,分別將張開閉合兩個位置的Encoder值存起來再加以運用。



功能展示


示範影片:



[Video]


 


[Vodeo] 


**NXC程式範例


**BS圖片


**Yahoo相簿


 


 


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