Tank (Skid-Steer) Drivetrains — Hệ thống truyền động Tank (Skid-Steer)

2 Wheel Drive (Pushbot Drive)

Chỉ khuyến nghị dùng cho hệ truyền động đầu tiên, không dùng để thi đấu

Hệ truyền động cho người mới này được xem là một trong những hệ truyền động kém hiệu quả nhất, dù vẫn có thể dùng ở mức độ thi đấu thấp. Đây là kiểu truyền động nhập môn cho nhiều đội rookie vì nó được quảng bá trong các hướng dẫn chính thức của FIRST® (từ đó có tên gọi “pushbot”). Nó thường có bánh traction (traction wheels) được dẫn động trực tiếp kết hợp với bánh omni không được cấp lực.

Loại truyền động này có khả năng quay kém vì tâm quay nằm ở phía sau robot, giữa hai bánh được cấp lực. So với các truyền động khác, nó có gia tốc thấp do chỉ sử dụng hai motor.

Mặc dù không phải là hệ truyền động tối ưu, nó vẫn có thể thi đấu được nếu đảm bảo độ tin cậy. Theo kinh nghiệm chung, mọi đội mới đều nên xây pushbot trước hết để học cách lắp ráp bằng bộ kit. Pushbot là điểm khởi đầu tốt vì giúp đội làm quen với việc dùng linh kiện kit, gắn bánh xe, lắp motor,… Tuy nhiên, trong môi trường thi đấu, nó yếu hơn mọi hệ truyền động khác.

Attention – Chú ý

Dù pushbot là hệ truyền động đầu tiên tốt cho đội mới làm quen với bộ kit, khuyến nghị các đội không dùng hệ này cho robot thi đấu.

Advantages – Ưu điểm

• Hệ truyền động đơn giản nhất để lắp

• Không cần phải cấp lực cho cả bốn bánh

Disadvantages – Nhược điểm

• Chậm hơn các lựa chọn khác

• Thiếu lực (các hệ truyền động khác thường dùng 4 motor)

• Sử dụng motor Tetrix MAX, dễ cháy, yếu, hộp số fragility

• Kém linh hoạt vì quay bằng 2 motor

• Gia tốc kém vì chỉ 2 motor

• Thường dẫn động trực tiếp (direct-driven), điều rất không nên cho drivetrains

Hình: Tetrix pushbot Ví dụ hệ pushbot có trong hướng dẫn FTC® cơ bản

4 Wheel Drive — Hệ truyền động 4 bánh

Ở dạng phổ biến nhất, hệ truyền động này dùng bố trí bánh giống như hệ 2 bánh (2 bánh traction ở sau, 2 bánh omni ở trước), nhưng có điểm khác quan trọng: cả bốn bánh đều được cấp lực.

Một số đội dùng cả 4 bánh traction hoặc cả 4 bánh omni. Không khuyến nghị dùng cả 4 traction vì khả năng quay rất kém, do wheel scrub.

Wheel scrub – Ma sát cạnh bánh

Là ma sát giữa cạnh bánh và mặt sàn. Nó cản trở việc quay vì truyền động phải vượt qua lực ma sát này để quay robot. Wheel scrub phổ biến ở hệ 4 hoặc 6 bánh không có “drop center”.

Dùng omni cho cả 4 bánh sẽ cho khả năng quay “xuất sắc”, giúp robot quay quanh tâm. Tuy nhiên, robot sẽ mất nhiều lực kéo (traction). Vì thế, nhiều đội chọn dùng 2 bánh traction + 2 bánh omni để cân bằng giữa độ bám và khả năng quay nhanh. Ưu điểm chính của hệ 4 bánh là có thể vượt địa hình nếu chassis được nâng cao phù hợp.

Khuyến nghị hệ truyền động 4 bánh nên có hình vuông hoặc gần vuông để tránh khó khăn khi quay.

Note – Lưu ý

Phân bố khối lượng (weight distribution) là yếu tố lớn cần cân nhắc: càng nhiều trọng lượng phía sau thì càng tốt.

Weight distribution – Phân bố trọng lượng

Chỉ cách trọng lượng robot được phân chia. Lý tưởng nhất là 50–50 (50% trước – 50% sau) để đạt khả năng quay và điều khiển tối ưu.

Hiện tượng off-center turning (quay không tâm) gần như luôn xuất hiện trong hệ 4 bánh. Điều này không phải lúc nào cũng gây vấn đề, nhưng cần lưu ý. Off-center turning có thể là lợi thế, nhưng tốc độ quay sẽ chậm hơn 6WD hoặc 8WD.

Advantages – Ưu điểm

• Linh hoạt hơn 2WD

• Gia tốc và traction tốt

• Vượt địa hình nếu chassis đủ cao

• Lực đẩy tốt để phòng thủ, nhưng vẫn đủ linh hoạt để né

Disadvantages – Nhược điểm

• Dễ lật hơn 6WD/8WD nếu trọng tâm cao

• 4 traction wheels → quay kém

• Phân bố trọng lượng ảnh hưởng mạnh đến bán kính quay

6 Wheel Drive (6WD) — Hệ truyền động 6 bánh

Rất phổ biến trong FTC vì: traction tuyệt vời, quay tốt, ổn định, nhiều điểm tiếp xúc với mặt đất → bám đường tốt. Có 2 dạng:

1. Corner omni (omni ở bốn góc)

2. Drop center

Drop Center – Hạ bánh trung tâm

Drop center 6WD là hệ mà bánh giữa được gắn thấp hơn 1/16" – 1/4". Khuyến nghị khoảng 1/8".

• Robot nhẹ (< 25 lbs): drop ít hơn

• Robot nặng (> 25 lbs): drop > 1/8" sẽ quay tốt hơn

Mục đích: đảm bảo chỉ có 4 bánh chạm đất tại một thời điểm → giảm ma sát quay khi 6 bánh cùng chạm đất. Nhu cầu drop có thể thay đổi theo điều kiện mặt sân và trọng lượng robot.

Hầu hết hệ drop center là custom vì khó làm bằng kit (trừ REV). goBILDA và Actobotics có thể làm bằng pillow block nhưng hơi bất tiện. goBILDA hiện đã ra drop-center bearing plate nên việc làm drop center dễ hơn.

Corner Omni 6WD

Không cần drop center. Giảm vấn đề ma sát khi quay bằng cách thay bánh góc bằng omni. Quay tốt, traction hơi giảm.

Kết hợp drop center + corner omni = quay mượt nhất, nhưng có hiệu ứng phụ như lắc và giảm traction.

Advantages – Ưu điểm

• Traction + linh hoạt tuyệt vời

• Gia tốc tốt, có thể có tốc độ cao

• Ổn định ở mọi trọng lượng robot

• Dễ phòng thủ

Disadvantages – Nhược điểm

• Drop center khó làm bằng hệ channel (đã dễ hơn nhờ plate mới)

• Drop center quay hơi kém hơn corner omni

• Phụ thuộc điều kiện mặt sân

• Corner omni traction kém hơn

• Gear ratio chậm sẽ khiến 6WD ì hơn

8 Wheel Drive — Hệ truyền động 8 bánh

Ít phổ biến hơn 6WD, kết hợp đặc điểm của 4WD và 6WD.

Ở 8WD, 4 bánh giữa được drop, nên khi quay chỉ 4 bánh giữa chạm đất.
→ Ổn định hơn 6WD khi quay
→ Nhưng 6WD quay nhanh hơn

Do có bánh ở cùng vị trí như 4WD → ổn định tốt.

Khuyến nghị: cả 8 bánh đều được cấp lực, dùng motor planetary tốt hơn spur gear motor.

Có thể dùng double omni ở bốn bánh ngoài → tăng khả năng quay, giảm traction/pushing power.

Advantages – Ưu điểm

• Kết hợp ổn định 6WD + linh hoạt 4WD

• Ổn định hơn 6WD

• Traction + gia tốc rất mạnh

• Tuyệt vời để phòng thủ

Disadvantages – Nhược điểm

• Tốn nhiều không gian hơn 6WD

• Cấp lực cho 8 bánh phức tạp hơn

• Nếu drop không đủ, rất khó quay

Tread Drive — Truyền động bánh xích

Tread = dùng xích hoặc dây bản rộng như xe tăng.

Không hiệu quả trong FTC vì:

• Phức tạp, nhiều điểm dễ hỏng

• Rất dễ bị đối thủ “chặn”, va nhẹ cũng lệch xích

• TETRIX track dễ gãy và trật, không phù hợp thi đấu

Dù có thể làm tread drive tốt (ví dụ bên dưới), đội thiếu kinh nghiệm thường không đủ kỹ năng.

Tread drive tăng traction rất ít nhưng giảm mạnh khả năng điều khiển. Có nhiều lựa chọn vượt địa hình tốt hơn → như 4WD.

Advantages – Ưu điểm

• Rất tốt khi vượt địa hình

• Traction và pushing power mạnh

Disadvantages – Nhược điểm

• Kém linh hoạt và tốc độ tối đa thấp

• Rất phức tạp

• Tread dễ hỏng, dễ rơi