Inleiding tot manipuleerders: 8 stappe (met foto's)

2024 Outeur: John Day | [email protected]. Laas verander: 2024-01-30 07:25

Die skep van die regte manipuleerder vir 'n uitdaging is een van die moeilikste dele van die FIRST Robotics Competition (FRC). In my vier jaar as student was dit altyd my span se grootste mislukking. Alhoewel die speluitdaging in die VVK van jaar tot jaar verander, is daar dikwels take wat soortgelyk is aan dié van vorige jare. Byvoorbeeld, die 2012 -wedstryd, Rebound Rumble, het duidelike elemente van die 2001 -spel, Diabolical Dynamics, en van die 2006 -spel, Aim High, gehad. Om hierdie rede is dit voordelig om vertroud te wees met basiese manipulatorontwerpe wat in vorige speletjies gebruik is. Hierdie handleiding bied 'n oorsig van manipuleerders wat gereeld in die EERSTE Robotiekompetisie (VVK) gebruik word. Elke stap bespreek 'n algemene manipuleerderstipe en gee voorbeelde van implementering van die manipuleerder. Hierdie tutoriaal is gemaak deur die Autodesk FIRST High School Intern-program.

Stap 1: Algemene riglyne

Voordat ek in die moere en boute van verskillende manipuleerders spring, wou ek 'n paar algemene riglyne gee wat u sal help om 'n manipuleerder te kies en te ontwerp. Laat die strategie eers u manipuleerderontwerp dryf, nie omgekeerd nie. Wat dit beteken, is dat u manipuleerder die ontwerpvereistes moet bereik waarna u span besluit het om 'n strategie te vorm, in plaas van 'n strategie te vorm wat gebaseer is op die manipuleerder wat u saamklap. Tweedens, ontwerp binne die grense van u spanne. As u weet dat u eenvoudig nie die hulpbronne het om die super-ingewikkelde manipuleerder te bou wat u dink elke aspek van die spel sal oorheers nie, moet dit nie doen nie! Kies vir die eenvoudiger een wat u kan bou en sal een rol baie goed vervul. Wees egter ook nie bang om u span te druk om u perke te oorkom nie. My span het ons byvoorbeeld die afgelope jaar gedwing om 'n oefenbot te bou, en dit was uiteindelik baie voordelig. Derdens, het altyd 'n aktiewe beheer van die spelstuk. As 'n bal byvoorbeeld deur u robot vervoer moet word, doen dit met 'n vervoerband, nie 'n oprit nie. As u nie die speletjie aktief beheer nie, sal dit onvermydelik vasval of uit u manipuleerder val. Laastens is prototipering en iteratiewe ontwikkeling die sleutel tot die bou van 'n suksesvolle manipuleerder. Begin met 'n prototipe en verbeter dit dan iteratief totdat u gereed is om 'n finale weergawe te bou. Soek selfs dan na verbeterings wat dit beter sal maak. Fotokrediet:

Stap 2: Wapens

Arms is een van die mees algemene manipuleerders wat in VVK gebruik word. Oor die algemeen word dit saam met 'n eind -effektor gebruik om die spelstuk te beheer. Die twee algemene tipes is enkel- en meervoudige arms. Alhoewel meerjarige arms verder kan uitsteek en meer beheer oor die oriëntasie van die eindeffektor kan hê, is dit ook baie meer kompleks. Aan die ander kant het enkelgewrigte arms die voordeel van eenvoud. 'N Algemene ontwerp wat vir wapens gebruik word, is 'n koppeling van 4 bar of parallel. So 'n koppeling word in die derde prentjie getoon. Die belangrikste kenmerk van hierdie ontwerp is dat die eindeffektor konstant gehou word. Wenke vir armontwerp:

• Gee aandag aan gewig - dit kan veroorsaak dat die arm stadig is of selfs misluk
• Gebruik ligte materiale soos sirkelvormige of reghoekige buis en plaatmetaal
• Gebruik sensors soos eindskakelaars en potensiometers om die beheer van die arm te vereenvoudig
• Weeg die arm met veer, gasskokke of gewig om dit te stabiliseer en die las op motors te verminder

Fotokrediete: https://www.chiefdelphi.com/media/photos/36687https://www.thunderchickens.org/index.php? Option = com_content & view = category & layout = blog & id = 30 & Itemid = 41https://www.chiefdelphi.com /media/foto's/27982

Stap 3: Hysbakke

Net soos arms word hysbakke saam met 'n eindversterker gebruik om die spelstuk te beheer. Hulle word gewoonlik verhoog deur die kabel op 'n trommel te draai. Alhoewel dit slegs nodig is om die hysbak op te trek, is dit raadsaam om 'n retourkabel in te sluit wat die hysbak kan aftrek om te verhoed dat dit vassteek. Daar is twee hoofstyle om die kabel te lei sodat dit die hysbak verhoog: deurlopende tuig en waterval. Hysbakke met deurlopende tuig (getoon in die tweede prentjie) het een deurlopende kabel van die lier tot by die laaste fase. Terwyl die kabel ingetrek word, is fase 3 die eerste om op te beweeg en die laaste om af te beweeg wanneer die kabel losgemaak word. Twee voordele van hierdie ontwerp is dat die kabel met dieselfde snelheid gaan as wat dit daal, wat beteken dat 'n retourkabel op dieselfde trommel geplaas kan word en dat die spanning in die kabel laag is. Die grootste nadeel daarvan is dat sy middelste dele meer vatbaar is vir vasstoring. Hysbakke met waterval (in die derde prentjie getoon) het individuele kabels wat elke fase van die hysbak verbind. Dit lei daartoe dat alle fases gelyktydig styg namate die kabel ingetrek word. Elke retourkabel moet egter 'n ander snelheid as die hooflier hê, wat hanteer kan word deur tromme van verskillende diameters te gebruik. Terwyl die middelste gedeeltes van 'n watervalende hysbak minder vatbaar is vir vasstorting, is die spanning op die laer stadiumkabels baie hoër as in 'n hysbak met deurlopende tuig. Alhoewel hysbakke en arms dieselfde is, is daar 'n paar belangrike onderskeidings. Hysbakke is meer ingewikkeld en swaarder as enkelarms. Boonop beweeg hysbakke gewoonlik vertikaal en kan hulle nie buite die omtrek van die robot bereik nie. Hulle verander egter nie die swaartepunt van die robot terwyl hulle beweeg nie, en hul posisie kan presies beheer word met die korrekte gebruik van sensors en programmering. In wese het elkeen sy eie voor- en nadele, wat die besluit aan die spanne toelaat. 'N Ander opsie is om hierdie twee opsies te kombineer deur 'n arm op die laaste trap van 'n hysbak te plaas, waarvan 'n voorbeeld in die vierde prentjie getoon word. Fotokrediete:

Stap 4: Grippers

Daar is ongeveer soveel soorte grypers in FRC as wat daar spanne is. Kloue word gebruik om die spelstuk direk te beheer en te manipuleer. Dit is handig in jare waar daar min speletjies is, waarvan slegs een op 'n slag beheer kan word. Die twee hoofstyle is passiewe kloue en rolkloue. Passiewe kloue maak staat daarop dat hul vingers reg geplaas is om die stuk te gryp, terwyl rolkloue wiele of rollers gebruik om dit aktief in te trek. Die volgende lys van verskillende grypers stem ooreen met die foto's hierbo:

• Twee vingers pneumatiese grijper
• Twee vingers lineêre pneumatiese grijper
• Drie vingers lineêre pneumatiese grijper
• Gemotoriseerde gryper
• Pneumatiese grijper
• Basiese rolklou
• Skarnierende rolklou

Laastens 'n paar wenke vir grypontwerp:

• Maak seker dat u grijper genoeg krag uitoefen om aan die spelstuk te hang
• Laat u grijper vasgryp en vinnig voorwerpe los
• Maak dit maklik om te beheer met behulp van sensors om basiese bedrywighede te outomatiseer

Fotokrediete:

Stap 5: Balversameling en vervoer

Alhoewel grypers nuttig is om enkele voorwerpe wat ongewoon gevorm is, te manipuleer, behels die FRC -speletjies dikwels 'n klomp balle. Twee funksies wat gereeld in hierdie speletjies benodig word, is om balle te versamel en binne 'n robot te vervoer. Die mees effektiewe metode om balle te versamel, verander van jaar tot jaar, afhangende van die reëls. In die 2012 -wedstryd, Rebound Rumble, mag spanne aanhangsels hê wat verder as hul robot strek. Baie spanne het besluit dat dit 'n voordeel sou wees om balversamelingstelsels neer te sit, wat lei tot aanhangsels wat rollers gebruik het om die balle in 'n enkele inlaat of oor hul bumpers en in hul robot te gooi. Verskeie voorbeelde van hierdie robotte word op foto's een tot drie gesien. In die 2009 -wedstryd, Lunacy, mag spanne nie manipuleerders hê wat buite hul raamomtrek strek nie. As hulle balle van die vloer af wou versamel, moes hulle 'n opening aan die voorkant van hul robot hê. Dit het ook tot baie wye robotte gelei omdat dit 'n groter opening vir balle moontlik maak. 'N Paar voorbeelde van hierdie robotte word op die foto's vier en vyf gesien. Daar is verskillende maniere om balle te vervoer sodra dit deur 'n robot opgevang is, maar die algemeenste is die gebruik van poliuretaanbande. Poliuretaanbande (ook bekend as polycord) is rieme met verstelbare lengte en word algemeen gebruik vir vervoerbande en laai-krag-oordrag. Elkeen van die robotte hierbo gebruik polycord tot 'n mate. Die finale prentjie toon polycord in meer detail. Fotokrediete: https://www.simbotics.org/media/photos/2012-first-champship/4636https://www.chiefdelphi.com/media/photos/37879https://www.chiefdelphi.com/media/photos /37487https://www.chiefdelphi.com/media/photos/33027https://www.chiefdelphi.com/media/photos/33838https://www.made-from-india.com/showroom/chetna-engineering/gallery.html

Stap 6: Skiet

Om 'n bal van 'n robot na 'n andersins ontoeganklike plek te kry, is nog 'n algemene taak in FRC. Dit vereis dat die bal gelanseer word, gewoonlik met 'n katapult of wielskieter, soortgelyk aan 'n baseball -masjien. Die mees algemene oplossing vir hierdie uitdaging is om die bal teen 'n draaiwiel saam te pers, wat dit genoeg versnel om 'n aansienlike afstand te begin. Die twee belangrikste variasies van hierdie ontwerp is enkel- en dubbelwiel -skutters. Skieters met enkelwiele is eenvoudig en is geneig om baie backspin op die bal te plaas. Die bal se uitgangssnelheid is ongeveer gelyk aan ½ van die wiel se oppervlaktespoed. Skutters met dubbele wiele is meganies ingewikkelder, maar kan die bal verder dryf. Dit is omdat die bal se uitgangssnelheid ongeveer gelyk is aan die wiel se oppervlakspoed. Die eerste twee foto's toon voorbeelde van skieters. Soos baie spanne in 2012 geleer het, is die sleutel tot die bou van 'n akkurate skieter om soveel moontlik van die betrokke veranderlikes styf te beheer. Dit sluit in die beheer van die spoed van die wiel, die lanseringshoek, die snelheid van die bal wat die skiet binnedring, die oriëntasie van die skieter in verhouding tot die voedingsisteem en die glip van die bal teen die wiel en die kap. Katapultjies kom baie minder gereeld voor in skietwedstryde omdat hulle nie baie vinnig kan skiet nie. Die grootste voordeel daarvan is egter dat hulle meer akkuraat kan wees as tradisionele skuts. Katapulte word gewoonlik aangedryf deur pneumatiek of vere. Die laaste prentjie is van 'n span wat die afgelope jaar pneumatiek gebruik het om 'n katapult aan te dryf. Fotokrediete: https://www.chiefdelphi.com/media/photos/37418https://gallery.raiderrobotix.org/2012-Championships/2012ChampDSP/IMG_3448https://www.teamxbot.org/index.php? Option = com_content & view = artikel & id = 47 & Itemid = 55

Stap 7: liere

Liere het verskeie moontlike gebruike in FRC en word daarom as elemente van groter manipuleerders aangetref. Twee van hul mees algemene gebruike is om energie op te slaan vir 'n groter meganisme en om 'n hele robot op te lig. As liere gebruik word om 'n energieopbergingstoestel te laai, is liere gewoonlik ontwerp om slegs in een rigting te werk, met 'n vrylating waarmee dit vrylik kan draai en sodoende die gestoorde energie vrylaat. 'N Foto van 'n lier wat hiervoor ontwerp is, word in die eerste prentjie getoon. 'N Ander gebruik vir 'n lier is om 'n robot op te lig. In hierdie geval is dit gewoonlik nie genoeg om 'n aparte ratkas vir die taak te hê nie, wat veroorsaak dat spanne 'n kragaftakratkas bou wat die krag van die aandrywing na 'n aparte meganisme kan lei. Alhoewel dit slegs 'n manier is om 'n lier te bestuur, het ek besluit om 'n voorbeeld daarvan in die tweede prent te wys, want dit is 'n interessante meganisme. Fotokrediete:

Stap 8: Gevolgtrekking

Soos u begin sien het, is daar baie verskillende moontlike manipulatorontwerpe wat in die EERSTE robotika -kompetisie gebruik kan word. Met soveel spanne wat werk om die uitdagings op te los, elk met hul eie agtergronde, gebeur dit natuurlik. As u bewus word van wat voorheen gedoen is, kan u waardevolle tyd bespaar deur vorige manipuleerders te gebruik as basis vir beide u span se prototipes en finale ontwerpe. Wees egter ook versigtig om nie toe te laat dat vorige ontwerpe u denke beperk nie. As u onmiddellik 'n ou ontwerp kies om die uitdaging te ontvang, kyk u moontlik na 'n beter oplossing. Boonop heers soms die mees kreatiewe, vreemde oplossings wat spesifiek op 'n uitdaging is aangepas. Die manipuleerder op die foto was byvoorbeeld baie anders as die meeste van die vorige jaar, maar was baie suksesvol. As u dit onthou en die algemene wenke wat ek aan die begin voorgestel het, is u reeds op pad om 'n suksesvolle manipuleerder te skep. Dankie aan Andy Baker van AndyMark dat u sy aanbieding oor manipuleerders vir die publiek beskikbaar gestel het. Baie van die foto's in hierdie tutoriaal is daarvan afkomstig. Fotokrediet: