设计权衡#

问题

解决方案

双电机驱动系统

  • 减少功率

  • 加速度降低

4 发动机传动系统

  • 穿越障碍的能力

  • 提高动力和加速度

Pushbot

  • 灵活性/操纵性差

  • 最高速度低

麦轮、六轮驱动等

  • 更灵活，最高速度更高

  • 可定制的齿轮传动比

爪子/夹子

  • 一次只能拾取1个元素

  • 很容易被打断

吸入拾取装置

  • 能够同时收集多个元素

  • 效率要高得多

正齿轮变速箱

  • 不适合高负载下情况

  • 在冲击负荷下会断裂

行星齿轮箱

  • 更适合传动系统和高负载情况

  • 具有抗冲击的负荷能力

单轴/多轴机械臂

  • 通常需要较高的传动比

  • 比线性延伸的设计更复杂

线性延伸

  • 一般比机械臂快

  • 精确得多

2 发动机传动系统 → 4 发动机传动系统#

重要

一般来说，不建议车队在动力传动系统上使用 2 个电机，而是使用 4 个电机。这主要是因为 4 个电机可提供更强的动力和更快的加速度。

通常情况下，最高速度取决于齿轮比和电机规格，而不是电机数量。 然而 ，加速度会受到电机数量的影响，由于 FTC® 机器人在每场比赛中需要多次改变方向和加速，因此缓慢的加速度会对机器人的竞争力产生严重的不利影响。此外，由于功率较小，2 电机的机器人在越过障碍或爬上斜坡时可能会比较吃力。一个经常出现的问题是：”难道我不需要更多的电机来做机器人上的其他事情吗？这个问题很有道理，但答案通常是否定的。我们可以用分配给传动系统的 4 个电机和用于其他机构的 4 个电机来制造一个具有竞争力的机器人，因此没有理由吝啬。请记住，传动系统是机器人的基础。如果传动系统无法让机器人快速高效地从 A 地到达 B 地，那么你的机械装置就无法达到最佳状态。在 FTC 的历史上，没有一场比赛的顶尖机器人的动力与传动系统需要大于 4 个电机，因此这是一条非常安全的常规。

被动吸入拾取装置/爪子 → 主动吸入拾取装置#

重要

主动吸取装置（具有连续旋转运动的进料口）的设计应始终优先于被动吸取装置和夹子/爪子。

在拾取球、立方体和矩形棱柱等常见游戏道具方面，主动式吸取装置要比爪子/夹子更有效率和效果。这是一条广为接受的规则；多年来，许多世界级机器人都使用吸取装置。 但是有一个例外，那就是爪子应该用于夹取不规则形状的物体，因为这些物体不可能通过吸取装置来吸取；例如，比赛《Relic Recovery》中的遗物。

与爪子相比，主动吸取装置有两大优势。

  1. 主动吸取装置可以同时控制多个像素。

  2. 主动吸取装置在拾取物体时不加区分，因此更为高效。

爪子/夹子一次只能抓取一个物体，驾驶员需要将爪子对准特定物体才能抓取。有了主动吸取装置，驾驶员就不需要专注于一个像素–相反，如果设计得当，吸入器会直接拾取路径上的任何东西。爪子也很容易损坏，因此对防御型机器人来说很不利。爪子一般也比吸取装置更脆弱。因此，主动吸取装置的效率要比爪子高得多。过去几年中，几乎所有的竞技机器人都使用了主动吸取装置，取得了很好的效果，因此现在的比赛机器有很多先例可循。

正齿轮齿轮箱 → 行星齿轮箱#

备注

对于新手团队来说，正齿轮变速箱在大多数应用中都没有问题。我们并不主张一定要升级到行星式齿轮箱，但在高负荷系统等更高级的应用案例中，这些优势可能会变得非常有用。

重要

与行星齿轮箱相比，正齿轮齿轮箱具有固有的缺点。正齿轮变速箱不应在高负荷情况下使用，这主要是因为齿轮可能会剥离并损坏变速箱。

例如，传动系统需要反复快速地改变方向。由于太阳齿轮和行星齿轮的构造，行星齿轮变速箱更适合用于传动系统和机械臂。此外，正齿轮变速箱容易受到冲击载荷的影响，因此不建议在传动系统上使用直接驱动。有关齿轮箱的更多完整信息，请参阅 齿轮箱内部构造详解 部分。 这是指使用直接连接到电机小齿轮上的正齿轮变速箱。这并不意味着在电机齿轮箱之外使用外部传动比，因为外部传动比始终是正齿轮配置。

单轴/多轴机械臂 → 直线延伸#

重要

一般建议团队尽量避免使用过机械臂设计，而改用线性延伸架构，这主要是出于复杂性的考虑。这是因为机械臂通常不如线性滑轨有效，而且更难正确实施。

机械臂需要很高的齿轮比，因此必须对机械臂进行很好的支撑，以承受电机提供的扭矩。支撑和/或结构不良的机械臂会给操作手带来不必要的痛苦，因为要对准不断晃动的机械臂非常困难。相比之下，线性延伸器无需担心齿轮比和齿轮箱。由于线性运动比角度运动更容易控制，因此可以对其进行优化，使其比机械臂更高效，通常也更精确。另一个优点是，线性滑轨比机械臂有更大的伸展空间，有些长度可达 5 英尺以上。