ROBOTY ZDALNIE STAROWANE

Transkrypt

1 IMPORTER: educarium spółka z o.o. ul. Grunwaldzka 207, Bydgoszcz tel. (52) , faks (52) , info@educarium.pl portal edukacyjny: sklep internetowy: ROBOTY ZDALNIE STAROWANE Spis treści: 1. Lista elementów 2. Pilot zdalnego sterowania 3. Mechanizm napędowy z przewodem zasilającym 4. Koła zębate GIGO 5. Model 1 samochód 6. Model 2 trójkołowiec 7. Model 3 dźwig 8. Model 4 buldożer 9. Model 5 zabytkowy samochód 10. Model 6 buldożer II 11. Model 7 samochód składany 12. Model 8 samochód wyścigowy 13. Model 9 buldożer III 14. Model 10 robot Zalecenia: 1. Uważnie przeczytaj instrukcję oraz zasady bezpieczeństwa, które należy przestrzegać podczas zabawy. Zalecane jest, aby tworzyć modele zgodnie z kolejnością przedstawioną w instrukcji. W ten sposób łatwiej zrozumieć podstawowe zasady montażu poszczególnych elementów. 2. Zestaw przeznaczony jest dla dzieci powyżej 8. roku życia. Poprzez aktywne doświadczanie, dzieci pobudzane są do myślenia i rozwijana swojej kreatywności. 3. Przed rozpoczęciem montażu modeli należy omówić z dziećmi wszystkie możliwe zagrożenia oraz podstawowe zasady bezpieczeństwa. 4. Nie wolno wkładać przewodów i innych elementów do gniazdek elektrycznych. Zalecane jest stosowanie tylko odpowiednich baterii. 5. Czyszczenie: przed czyszczeniem wyciągnij baterie. do czyszczenie użyj lekko wilgotnej ściereczki. nigdy nie używaj detergentów. OSTRZEŻENIE DLA RODZICÓW Zestaw nie jest przystosowany dla dzieci poniżej 3 roku życia. Zawiera małe elementy, łatwe do połknięcia. Powinien być przechowywany poza zasięgiem małych dzieci. Odbiornik IR ze schowkiem na baterie: 1. Włóż 3 baterie 1,5 V typu AA do schowka na baterie. Prawidłowo dopasuj biegunowość odbiornika i baterii. 2. Aby wyjąć baterie ze schowka użyj końcówki B narzędzia do usuwania kołków. Pilot zdalnego sterowania 1. Lekko przyciśnij i przesuń pokrywę zewnętrzną w celu otwarcia schowka na baterie. 2. Włóż dwie baterie 1,5 V typu AA zwracając uwagę na biegunowość baterii. 3. Zasuń pokrywę. Copyright 2012 for the Polish translation by educarium sp. z o.o.

2 ZASADY BEZPIECZEŃŚTWA 1. Zwykłych baterii nigdy nie ładuj powtórnie. 2. Akumulatorki można naładować, ale zawsze pod nadzorem dorosłej osoby. 3. Nie próbuj otwierać baterii. 4. Nie wrzucaj baterii do ognia. 5. Zwracaj uwagę na poprawną biegunowość baterii. 6. Uważaj, aby nie spowodować zwarcia. Baterie mogą eksplodować. 7. Nie mieszaj baterii nowych i użytych. 8. Zużyte baterie należy wyrzucić jako odpady niebezpieczne. UWAGA 1. Wyciągnij baterie, kiedy nie używasz zestawu przez dłuższy czas. 2. Niewłaściwe użycie baterii może skutkować jej wyciekiem, który niszczy i powoduje korozję obszaru wokół baterii, stwarzając niebezpieczeństwo pożaru, wybuchu lub obrażeń ciała. Spis elementów: Lp. Nazwa Ilość 1. Koło z oponą 4 2. Łącznik osi 6 3. Koło łańcuchowe (małe) 3 4. Koło łańcuchowe (średnie) 1 5. Koło łańcuchowe (duże) 1 6. Element łańcucha (czarny) Element łańcucha (żółty) Blokada koła łańcuchowego 2 9. Drążek (szary) Drążek (żółty) 3 11 Koło zębate (małe) (20T) Koło zębate (średnie) (40T) Koło zębate (duże) (60T) Łącznik kolanka Oś napędowa (długa) Oś silnika Łącznik drążka Oś napędowa (bardzo długa) Drążek z 3 otworami Drążek z 5 otworami Podwójny drążek Rama kwadratowa Oś napędowa (krótka) Prostokątna rama Narzędzie do usuwania kołków i osi Kołek Reduktor Kolanko drążka Łącznik 90 stopni (lewy) Koło zębate 80T Mechanizm napędowy z przewodem zasilającym Panel dotykowy Odbiornik IR/Schowek na baterie Ślimak Oś napędowa (średnia) Elementy kartonowe do wycięcia 1 Razem 182 Copyright 2012 for the Polish translation by educarium sp. z o.o. 2

3 / Pilot zdalnego sterowania, to nowe spojrzenie na zabawki zdalnie sterowane. W pilocie zdalnego sterowania GIGO zastosowano dotykowe panele z czujnikami pojemnościowymi z zachowaniem 90% funkcjonalności budowy modułowej zabawki. Dziecko używające własnej wyobraźni i fantazji może budować elektryczne, fizyczne i mechaniczne zdalnie sterowane zabawki. Rysunek 1. Układ głównych podzespołów robota zdalnie sterowanego. Na rys. 1 pokazano układ robota zdalnie sterowanego, który składa się z trzech głównych modułów: A. pilot zdalnego sterowania, B. odbiornik IR ze schowkiem na baterie zasilające, C. mechanizm napędowy z przewodem zasilającym. A. PILOT ZDALNEGO STEROWANIA 1. Zasada sterowania Sterowanie robotem odbywa się przy pomocy panelu dotykowego z czujnikami pojemnościowymi umieszczonymi w pilocie. Czujniki pojemnościowe reagują na dotyk palców, co powoduje zmianę pojemności elektrycznej, która jest przetwarzana na współrzędne (X, Y, kąt θ). W ten sposób panel dotykowy wykrywa ruch palców. Panel dotykowy z czujnikami pojemnościowymi jest nie tylko łatwy i intuicyjny w użyciu, ale również przyjazny środowisku przez zastosowanie mniejszej liczby układów elektronicznych. Rysunek 2. Przedni panel pilota zdalnego sterowania. Rysunek 3. Pilot zdalnie sterowany widok od spodu. 2. Pilot zdalnego sterowania używają pilota, w którym sygnał sterujący jest wysyłany do odbiornika IR przy pomocy fali światła podczerwonego. Wymaga to ustawienia pilota w kierunku odbiornika, który powinien znajdować się w bliskiej odległości (około 7 metrów). 3. Panel dotykowy Na panelu dotykowym znajdują się trzy rzędy przycisków, za pomocą których odbywa się sterowanie trzema silnikami elektrycznymi. Jeden rząd przycisków odpowiada za sterowanie jednym mechanizmem napędowym. Przy pomocy tych przycisków zmieniamy kierunek obrotów silnika zgodnie lub przeciwnie do ruchu wskazówek zegara. Dotknięciu przycisków na panelu dotykowym (wysłanie sygnału sterującego do odbiornika) towarzyszą sygnały dźwiękowe oraz świetlne wysyłane przez głośnik i diodę LED znajdujące się w pilocie. 4. Użytkownik Może równocześnie używać trzech rzędów przycisków na panelu dotykowym, przez co możliwe jest sterowanie trzema mechanizmami napędowymi w tym samym czasie. Dotknięcie równocześnie dwóch przycisków umieszczonych w tym samym rzędzie nie spowoduje żadnej reakcji. 5. Praca pilota Do pracy pilota wymagane są dwie baterie 1,5 V typu AA. Gdy pilot nie jest używany należy go wyłączyć w celu zapobiegnięcia rozładowania się baterii. Copyright 2012 for the Polish translation by educarium sp. z o.o. 3

4 B.ODBIORNIK IR / SCHOWEK NA BATERIE /Mechanizm napędowy z przewodem zasilającym Odbiornik IR odbierając sygnały sterujące wysyłane przez pilot rozpoznaje, który z przycisków został wciśnięty na panelu dotykowym. Sygnał sterujący przetwarzany jest na impulsy elektryczne, które wysyłane są do odpowiedniego wyjścia odbiornika. Odbiornik zasilany jest trzema bateriami 1,5 V typu AA połączonymi szeregowo. Na każdym wyjściu odbiornika podawane jest napięcie 3 V prądu stałego. przetwarzają sygnały sterujące, wysyłane przez pilot, które przekazywane są do trzech mechanizmów napędowych. Dzięki temu uzyskiwane są trzy tryby pracy. Pozwala to dzieciom wykazać się kreatywnością i daje im możliwość tworzenia wielu własnych ruchomych modeli z różnymi funkcjami sterowania. Trzy tryby pracy umożliwiają niezależne sterowanie trzema silnikami, przez co możliwe jest wykonanie ruchu w sześciu kierunkach / poziomach (do przodu lub w tył, w prawo lub lewo, w dół lub górę) w tym samym czasie. Dzieci mogą dołączyć do modelu (dokładnie do wyjść odbiornika) lampkę lub brzęczyk, dzięki czemu mogą tworzyć różne warianty sygnałów dźwiękowych, świetlnych i dynamicznych, które sobie wymyślą. Uwaga: lampka i brzęczyk nie są dołączone do zestawu. Po zakończeniu zabawy z robotami zdalnie sterowanymi należy wyciągnąć jedną z baterii ze schowka na baterie w odbiorniku, aby uniknąć ich rozładowania. Rysunek 4. Odbiornik IR/schowek na baterie. C. MECHANIZM NAPĘDOWY Z PRZEWODEM ZASILAJĄCYM ROBOTA Zewnętrzną konstrukcję modułu mechanizmu napędowego robota pokazano na rysunku 5 i 6. Obracający się silnik elektryczny przekazuje napęd obrotowy do układu złożonego z trzech kół zębatych. Koło zębate A odpowiada przełożeniu 20:8. Koło zębate B przełożeniu 28:8, a koło C 30:8. Całkowite przełożenie układu trybów jest równe: 20/8 x 28/8 x 30/8, co daje 32,8125 do 1. Innymi słowy, gdy silnik obróci się razy spowoduje jeden obrót osi napędowej X. Jeżeli silnik wykona 3200 obrotów na minutę, oś X w tym układzie wykona 100 obrotów na minutę. Inaczej mówiąc prędkość osi X będzie 32 razy mniejsza od prędkości silnika, jednak moment obrotowy będzie 32-krotnie większy od momentu silnika. / Koła zębate GIGO Każdy mechanizm napędowy zawiera koła zębate. Koła zębate są bardzo ważnymi elementami mechanizmu napędowego, przy pomocy których przekazywany jest napęd na osie napędowe lub pomiędzy kołem i osią napędową. Przekazywanie napędu przy pomocy układu kół zębatych można zaobserwować w starych zabawkach lub starych zegarach. W przedmiotach tych znajduje się mechanizm napędowy z wieloma kołami zębatymi o różnej wielkości, podobnie jak w skrzyni biegów w samochodzie. W ten sposób, dzięki zastosowaniu w skrzyni biegów układu wielu kół zębatych, możliwa jest zmiana prędkości. Czy wiesz na jakiej zasadzie współpracują ze sobą koła zębate? Przeczytaj uważnie poniższy opis, a poznasz tajniki układu napędowego opracowanego w ramach światowego patentu firmy GIGO. W projekcie kół zębatych GIGO wymiary elementów, odległości pomiędzy otworami oraz liczba zębów oparta jest na liczbie 10 i jej wielokrotności. Dzięki temu dziecko nie tylko będzie potrafiło połączyć poprawnie koła zębate, ale także obliczyć przełożenie lub zmianę prędkości obrotowej. W odróżnieniu od innych konstrukcji kół zębatych, które oparte są na liczbie 7 lub 8, koła zębate GIGO zostały idealnie dopasowane do celów edukacyjnych z pasją do nauki oraz troską o bezpieczeństwo dzieci. Zalecana jest stopniowa nauka z GIGO, zaczynając od prostych układów tak, aby zrozumieć wszystkie kombinacje każdego elementu. W celu opanowania podstaw układów kół zębatych, kolejno wykonuj przykłady przedstawione w instrukcji. Możesz użyć swojej wyobraźni i kreatywności przy tworzeniu własnych pojazdów. Koło zębate, to koło posiadające na swoim obwodzie wystające elementy o tej Copyright 2012 for the Polish translation by educarium sp. z o.o. 4

5 samej wielkości i kształcie, które nazywane są zębami. Dwa koła zębate mogą łączyć się za pomocą zębów. Kiedy jedno koło zębate obraca się, wprawia w ruch drugie połączone koło zębate. Przy pomocy zębatego połączenia pomiędzy kołami przekazywany jest ruch i moment obrotowy. Prosty układ składa się z dwóch kół zębatych o tych samych lub różnych rozmiarach. Jeżeli jedno z kół połączone jest z silnikiem lub z korbą, spełnia rolę napędową i jest nazywane kołem napędzającym (inaczej kołem czynnym). Natomiast koło odbierające napęd jest kołem napędzanym (inaczej kołem biernym). Koła zębate używane są do zwiększania lub zmniejszania prędkości oraz momentu obrotowego. Mechanizm zmiany prędkości lub momentu jest przełożeniem. Małe i duże koła zębate różnią się liczbą zębów. Pomimo różnej liczby zębów i różnych rozmiarów kół zębatych w układzie, rozmiar zębów powinien być taki sam. W prostym układzie napędowym koło napędzające i koło napędzane obracają się w przeciwnych kierunkach. Jeśli do układu pomiędzy koło napędzające i koło napędzane dołączymy trzecie koło zębate i taki układ wprowadzimy w ruch, to koła zewnętrzne będą poruszać się w tym samym kierunku. Dodatkowe koło nazywane jest kołem nośnym. Zestaw GIGO składa się z 5 różnych kół zębatych: 20T, 40T, 60T, 80T i 160T (dodatkowe duże koło nie wchodzi w skład zestawu). Każde z kół zębatych GIGO może pracować jako koło walcowe lub stożkowe. Koła zębate walcowe łączone są w tej samej płaszczyźnie i tworzą przekładnię walcową, przy pomocy której regulowana jest prędkość lub kierunek obrotu. Koła zębate stożkowe pracują w prostopadłych płaszczyznach, zmieniając płaszczyznę i kierunek obrotu. Rysunek 7. Przy pomocy układu kół zębatych możliwe jest skuteczne przekazywanie napędu obrotowego. Czerwony okrąg reprezentuje rzeczywistą średnicę napędową nazywaną średnicą toczną. Zęby umieszczone na obwodzie kół zębatych zapewniają przenoszenie napędu. Rysunek 8. Obliczenia przełożenia przekładni zębatej. Rysunek 9. Koła zębate GIGO. Kształt oraz wymiary zębów wszystkich kół zębatych GIGO są takie same. Jeden ząb odpowiada jednemu milimetrowi średnicy koła. A mianowicie dla koła zębatego 20T, na obwodzie którego znajduje się 20 zębów średnica jego wynosi 20 mm, dla koła 40T z czterdziestoma zębami, średnica jest równa 40 mm. Na rysunku 11 przedstawiono opracowaną zależność między średnicą kół zębatych a liczbą zębów. Sekretem konstrukcji kół zębatych GIGO jest odległość pomiędzy osiami oparta na liczbie 10 lub jej wielokrotności. Na rysunku 11 przedstawiono odległość pomiędzy środkami dwóch kół, która wynosi: i dlatego dwa koła mogą poprawnie funkcjonować i przenosić napęd obrotowy. Również pozostałe typy kół zębatych GIGO są zaprojektowane w ten sam sposób tak, aby perfekcyjnie współpracowały między sobą. Według powyższej instrukcji możesz obliczyć, ile otworów znajduje się pomiędzy środkiem koła 40T i środkiem koła 60T, kiedy są połączone. Przekładnia 1 1. Złóż układ składający się z koła zębatego 20T, koła zębatego 40T i dwóch osi napędowych krótkich (rys. 12). 2. Ile razy musisz obrócić koło A, aby koło B obróciło się jeden raz? 3. Zauważ, że kiedy koło 20T napędza koło 40 T, przełożenie wynosi 2:1. 4. Zwróć uwagę, że jeśli zęby dwóch kół zazębiają się, koła obracają się w przeciwnym kierunku. Copyright 2012 for the Polish translation by educarium sp. z o.o. 5

6 Przekładnia 2 1. Złóż układ składający się z dwóch kół zębatych 20T, koła zębatego 40T, dwóch osi napędowych (krótkich) i osi napędowej średniej (rysunek 13). 2. Ile razy musisz obrócić koło A, aby koło B obróciło się jeden raz? 3. Zauważ, że kiedy koło 20T napędza koło 40T, przełożenie wynosi 2:1, tj. przełożenie przekładni = liczba zębów koła napędzanego / liczba zębów koła napędzającego. 4. Zwróć uwagę, że jeśli pomiędzy dwa koła zębate wstawione jest trzecie koło koło nośne, koła A i B będą obracać się w tym samym kierunku. Zastanów się, w jakim kierunku będą obracać się koła zębate A i B, jeśli pomiędzy nimi zostaną wstawione dwa koła nośne? Przekładnia 3 1. Złóż układ składający się z dwóch kół zębatych 20T, dwóch kół zębatych 60T, dwóch osi napędowych krótkich i osi napędowej średniej (rysunek 14). 2. Ile razy musisz obrócić koło A, aby koło D obróciło się jeden raz? 3. Zwróć uwagę, że przełożenie pomiędzy kołami zębatymi 20T (koło A) i 60T (koło B) wynosi 3:1, tak samo, jak przełożenie pomiędzy kołem 20T (koło C) a kołem 60T (koło D). Zatem całkowite przełożenie = liczba zębów koła napędzanego/liczba zębów koła napędzającego = 60/20 x 60/20 = 3/1 x 3/1 = 9/1 (9:1) 4. Możesz zauważyć, że osie obrotowe przy pierwszym kole zębatym (A) oraz ostatnim kole (D) obracają się w tym samym kierunku. Jeśli do układu wstawimy dodatkowo czerwone koło zębate 20T, które zostanie założone na oś napędową X, to jak myślisz, dlaczego koła nie będą się obracać? Przekładnia 4 1. Do poprzedniego układu wstaw dodatkowe koła zębate niebieskie 40T, czerwone 20T i średnią oś napędową konstruując przekładnię pokazaną na rysunku Potrafisz obliczyć, ile obrotów musi wykonać koło zębate 20T na osi napędowej X, aby koło zębate D wykonało jeden obrót? 3. Wprowadź układ w ruch i policz, ile obrotów wykonają koła zębate. Czy twoje obliczenia są poprawne? Przekładnia 5 Rysunek 16 przedstawia przekładnię stożkową złożoną z kół zębatych GIGO ułożonych prostopadle względem siebie. Przełożenie oraz pozostałe parametry ruchu obrotowego takiej przekładni zębatej wyznacza się w ten sam sposób, co dla przekładni zębatej walcowej. Sposób budowy i różne kombinacje takich układów są również bardzo proste. Przekładnia 6 - ślimakowa Koła zębate GIGO można łączyć także przy pomocy ślimaka. Koło zębate połączone ze ślimakiem tworzy przekładnię ślimakową. W takiej przekładni, jeśli ślimak obróci się tylko raz, to koło zębate obróci się tylko o odległość jednego zęba. Dla przykładu weźmy niebieskie koło zębate 40T, dla którego przełożenie jest 40:1, czyli w bardzo dużym stopniu zmniejsza prędkość, a zarazem powoduje duży wzrost momentu obrotowego. Pomijając tarcie pomiędzy elementami uzyskamy czterdziestokrotne zmniejszenie prędkości i czterdziestokrotny wzrost momentu obrotowego. Ponadto przekładnia ślimakowa charakteryzuje się tym, że napęd może być przenoszony tylko ze ślimaka na koło zębate, nigdy odwrotnie. Wynika to z faktu, że przekładnia ślimakowa może być używana do redukcji prędkości, a nie do zwiększania prędkości. Przekładnie ślimakowe często wykorzystywane są w urządzeniach Copyright 2012 for the Polish translation by educarium sp. z o.o. 6

7 samootwierających się np. drzwi przesuwne, garażowe, gdzie pracują jako mechanizm do przesuwania, podnoszenia lub opuszczania. Rysunek złożenia kół zębatych oraz pozostałych elementów: poniższy rysunek przedstawia połączenie ram prostokątnych, kół zębatych i osi. Podstawową jednostką wymiarową wszystkich elementów GIGO jest liczba 10 i jej wielokrotność, co sprawia, że montaż elementów jest bardzo prosty. Przy ich pomocy możliwa jest budowa ruchomych modułów zgonie z zasadami mechaniki i fizyki. Rysunek 10. Koło zębate GIGO. Rysunek 11. Zależność między osiami współpracujących kół zębatych. Rysunek 16. Układ kół zębatych GIGO połączonych prostopadle, które tworzą przekładnię stożkową. Rysunek 17. Kolejny przykład przedstawiający prostopadłe połączenie dwóch kół zębatych, tworzących przekładnię stożkową. Koło zębate 80T stanowi platformę obrotową dla konstrukcji ramowej, która jest przymocowana za pomocą kołków do otworów znajdujących się w kole zębatym. Rysunek 18. Konstrukcja przekładni ślimakowej. Copyright 2012 for the Polish translation by educarium sp. z o.o. 7