Įvadas į manipuliatorius: 8 žingsniai (su nuotraukomis)

2024 Autorius: John Day | [email protected]. Paskutinį kartą keistas: 2024-01-30 10:46

Tinkamo manipuliatoriaus sukūrimas iššūkiui yra viena sunkiausių PIRMOJO Robotikos konkurso (FRC) dalių. Per ketverius studentavimo metus tai visada buvo didžiausia mano komandos nesėkmė. Nors žaidimo iššūkis FRC keičiasi kiekvienais metais, dažnai yra užduočių, panašių į ankstesnių metų užduotis. Pavyzdžiui, 2012 m. Žaidime „Rebound Rumble“buvo aiškių 2001 m. Žaidimo „Diabolical Dynamics“ir 2006 m. Žaidimo „Aim High“elementų. Dėl šios priežasties pravartu susipažinti su pagrindiniais manipuliatorių modeliais, naudojamais ankstesniuose žaidimuose. Ši pamoka suteiks apžvalgą manipuliatorių, dažniausiai naudojamų PIRMOSIOS Robotikos varžybose (FRC). Kiekviename žingsnyje bus aptariamas bendras manipuliatoriaus tipas ir pateikiami manipuliatoriaus įgyvendinimo pavyzdžiai. Ši pamoka buvo parengta pagal Autodesk FIRST High School Intern programą. Būtinos sąlygos: noras mokytis nuotraukų kreditų:

1 žingsnis: bendrosios gairės

Prieš pereidamas prie skirtingų manipuliatorių veržlių ir varžtų, norėjau pateikti keletą bendrų gairių, kurios padės išsirinkti ir suprojektuoti manipuliatorių. Pirma, leiskite strategijai valdyti jūsų manipuliatoriaus dizainą, o ne atvirkščiai. Tai reiškia, kad jūsų manipuliatorius turėtų atitikti projektavimo reikalavimus, kuriuos jūsų komanda nusprendė sudarydama strategiją, užuot suformavusi strategiją, pagrįstą kartu valdomu manipuliatoriumi. Antra, kurkite savo komandos ribose. Jei žinote, kad tiesiog neturite išteklių sukurti itin sudėtingą manipuliatorių, kuris, jūsų manymu, dominuos kiekviename žaidimo aspekte, nedarykite to! Pasirinkite paprastesnį, kurį galite sukurti ir kuris tikrai atliks vieną vaidmenį. Tačiau taip pat nebijokite stumti savo komandos įveikti savo ribas. Pavyzdžiui, praėjusiais metais mano komanda pastūmėjo sukurti praktinį robotą, ir tai buvo tikrai naudinga. Trečia, visada aktyviai valdykite žaidimą. Pavyzdžiui, jei kamuoliuką reikia gabenti per jūsų robotą, darykite tai konvejeriu, o ne rampa. Jei aktyviai nekontroliuojate žaidimo, jis neišvengiamai užstrigs arba iškris iš jūsų manipuliatoriaus. Galiausiai prototipų kūrimas ir kartotinis kūrimas yra raktas į sėkmingo manipuliatoriaus kūrimą. Pradėkite nuo prototipo ir kartokite jį, kol būsite pasirengę sukurti galutinę versiją. Net ir tada ieškokite patobulinimų, kurie padėtų tai padaryti geriau. Nuotraukų kreditas:

2 žingsnis: ginklai

Ginklai yra vienas iš labiausiai paplitusių manipuliatorių, naudojamų FRC. Paprastai jie naudojami kartu su galiniu efektoriumi žaidimo valdymui. Du įprasti tipai yra vienos ir kelių jungčių rankos. Nors daugiasluoksnės rankos gali pasiekti toliau ir gali labiau kontroliuoti galinio efektoriaus orientaciją, jos taip pat yra daug sudėtingesnės. Kita vertus, vieno sujungimo rankos turi paprastumo pranašumą. Viena įprasta ginklų konstrukcija yra 4 juostų arba lygiagreti jungtis. Tokia jungtis parodyta trečiame paveikslėlyje. Pagrindinis šio dizaino bruožas yra tas, kad galinis efektorius yra pastoviai orientuotas. Patarimai rankų dizainui:

• Atkreipkite dėmesį į svorį - ranka gali sulėtėti arba net sugesti
• Naudokite lengvas medžiagas, tokias kaip apskritas arba stačiakampis vamzdis ir lakštinis metalas
• Norėdami supaprastinti rankos valdymą, naudokite tokius jutiklius kaip ribiniai jungikliai ir potenciometrai
• Atsverkite ranką spyruoklėmis, dujų smūgiais ar svoriu, kad ją stabilizuotumėte ir sumažintumėte variklių apkrovą

Nuotraukų kreditai: 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/photos/27982

3 žingsnis: Liftai

Kaip ir ginklai, liftai naudojami su galiniu efektoriumi, kad būtų galima valdyti žaidimą. Paprastai jie pakeliami apvyniojant kabelį ant būgno. Nors reikia tik pakelti liftą aukštyn, protinga įtraukti grįžtamąjį kabelį, kuris gali nutempti liftą žemyn, kad būtų išvengta užstrigimo. Yra du pagrindiniai kabelio vedimo būdai, kad jis pakeltų liftą: nuolatinis takelažas ir kaskadinis takelažas. Liftai su nuolatiniu takelažu (parodyta antrame paveikslėlyje) turi vieną ištisinį kabelį nuo gervės iki paskutinės pakopos. Kai kabelis yra įtrauktas, 3 etapas yra pirmasis, kuris pakyla aukštyn, o paskutinis - žemyn, kai kabelis paleidžiamas. Du šios konstrukcijos pranašumai yra tai, kad kabelis didėja tuo pačiu greičiu, kuriuo jis leidžiasi žemyn, o tai reiškia, kad grįžtamąjį kabelį galima uždėti ant to paties būgno ir kad kabelio įtempimas yra mažas. Pagrindinis jo trūkumas yra tas, kad jo vidurinės dalys yra labiau linkusios trukdyti. Liftuose su kaskadiniu takelažu (parodyta trečiame paveikslėlyje) yra atskiri kabeliai, jungiantys kiekvieną keltuvo pakopą. Dėl to visi pakopos pakyla vienu metu, kai traukiamas kabelis. Tačiau bet koks grįžtamasis kabelis turi būti kitokio greičio nei pagrindinė gervė, kurią galima tvarkyti naudojant skirtingo skersmens būgnus. Nors kaskadinio lifto vidurinės sekcijos yra mažiau jautrios užstrigimui, apatinės pakopos kabelių įtempimas yra daug didesnis nei lifte su nuolatiniu takelažu. Nors liftai ir ginklai yra panašūs, yra keletas svarbių skirtumų. Liftai paprastai būna sudėtingesni ir sunkesni nei vienos sujungtos rankos. Be to, liftai paprastai juda vertikaliai ir negali patekti už roboto perimetro ribų. Tačiau judėdami jie nekeičia roboto svorio centro, o jų padėtį galima tiksliai valdyti tinkamai naudojant jutiklius ir programuojant. Iš esmės kiekvienas iš jų turi savų privalumų ir trūkumų, o sprendimai, kuriuos naudoti, paliekami komandoms. Kitas variantas yra sujungti šias dvi galimybes, uždėjus ranką ant paskutinio lifto pakopos, kurios pavyzdys parodytas ketvirtame paveikslėlyje. Nuotraukų kreditai:

4 žingsnis: griebtuvai

FRC yra maždaug tiek pat įvairių rūšių griebtuvų, kiek yra komandų. Nagai naudojami tiesiogiai valdyti ir manipuliuoti žaidimo detale. Jie yra naudingi tais metais, kai yra nedaug žaidimų, iš kurių vienu metu gali būti valdomas tik vienas. Du pagrindiniai stiliai yra pasyvūs ir ritininiai nagai. Pasyvūs nagai priklauso nuo to, ar jų pirštai yra tinkamai išdėstyti, kad sugriebtų žaidimą, o ritininiai nagai aktyviai jį traukia ratais ar ritinėliais. Šis įvairių griebtuvų sąrašas atitinka aukščiau pateiktas nuotraukas:

• Dviejų pirštų pneumatinis griebtuvas
• Dviejų pirštų linijinis pneumatinis griebtuvas
• Trijų pirštų linijinis pneumatinis griebtuvas
• Motorizuotas griebtuvas
• Pneumatinis griebtuvas
• Pagrindinis ritininis letena
• Šarnyrinis ritininis letena

Galiausiai, keli patarimai, kaip suimti griebtuvą:

• Įsitikinkite, kad jūsų griebtuvas veikia pakankamai jėgos, kad pakabintų ant žaidimo
• Priverskite griebtuvą patraukti ir greitai paleisti daiktus
• Palengvinkite valdymą naudodami jutiklius, kad automatizuotumėte pagrindines operacijas

Nuotraukų kreditai:

5 žingsnis: kamuoliuko surinkimas ir transportavimas

Nors griebtuvai yra naudingi manipuliuojant atskirais objektais, kurie gali būti neįprastos formos, dažnai FRC žaidimuose yra daugybė kamuolių. Šiuose žaidimuose dažniausiai reikalingos dvi galimybės: surinkti kamuoliukus ir gabenti juos roboto viduje. Veiksmingiausias kamuoliukų rinkimo būdas keičiasi kiekvienais metais, priklausomai nuo taisyklių. 2012 m. Žaidime „Rebound Rumble“komandoms buvo leista turėti priedų, kurie neapsiriboja jų robotu. Daugelis komandų nusprendė, kad būtų naudinga turėti nuleidžiamas rutulių surinkimo sistemas, todėl priedai, kurie naudojo ritinius, nukreipė kamuoliukus į vieną angą arba virš jų buferių ir į robotą. Keli šių robotų pavyzdžiai matomi nuotraukose nuo vieno iki trijų. 2009 m. Žaidime „Lunacy“komandoms nebuvo leista turėti manipuliatorių, kurie tęsiasi už jų rėmo perimetro. Jei jie norėjo surinkti kamuolius nuo grindų, jie turėjo turėti angą savo roboto priekyje. Taip pat atsirado daug plataus pagrindo robotų, nes tai leidžia geriau atidaryti kamuolius. Kai kurie šių robotų pavyzdžiai matomi ketvirtoje ir penktoje nuotraukose. Yra keli galimi kamuolių gabenimo būdai, kai juos surenka robotas, tačiau dažniausiai naudojami poliuretano diržai. Poliuretano diržai (taip pat žinomi kaip „polycord“) yra reguliuojamo ilgio diržai ir dažniausiai naudojami konvejeriams ir mažos apkrovos galios perdavimui. Kiekvienas iš aukščiau pavaizduotų robotų tam tikru mastu naudoja polikordą. Paskutiniame paveikslėlyje išsamiau parodytas polikordas. Nuotraukų kreditai: https://www.simbotics.org/media/photos/2012-first-champion/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

6 žingsnis: šaudymas

Kamuolio perkėlimas iš roboto į kitaip neprieinamą vietą yra dar viena įprasta FRC užduotis. Tam reikia paleisti kamuolį, paprastai naudojant katapultą ar ratuką, panašų į beisbolo metimo mašiną. Dažniausias šio iššūkio sprendimas yra suspausti rutulį prie besisukančio rato, o tai jį pakankamai pagreitina, kad paleistų didelį atstumą. Du pagrindiniai šios konstrukcijos variantai yra šauliai su vienračiais ir dvigubais ratais. Vieno rato šaudyklės yra paprastos ir linkusios daug atmušti kamuolį. Rutulio išėjimo greitis yra maždaug lygus ½ rato paviršiaus greičio. Dvigubo rato šaudyklės yra sudėtingesnės mechaniškai, tačiau gali išstumti kamuolį toliau. Taip yra todėl, kad rutulio išėjimo greitis yra maždaug lygus rato paviršiaus greičiui. Pirmose dviejose nuotraukose yra keletas šaulių pavyzdžių. Kaip daugelis komandų išmoko 2012 m., Norint sukurti tikslų šaulį, svarbiausia yra griežtai kontroliuoti kuo daugiau kintamųjų. Tai apima rato greičio, paleidimo kampo, rutulių patekimo į šaudyklę greičio valdymą, šaulio orientaciją į jo padavimo sistemą ir rutulio slydimą ant rato ir gaubto paviršiaus. Šaudymo žaidimuose katapultos pasitaiko daug rečiau, nes jos negali labai greitai šaudyti. Tačiau pagrindinis jų pranašumas yra tas, kad jie gali būti tikslesni nei tradiciniai šauliai. Katapultos dažniausiai varomos pneumatinėmis arba spyruoklėmis. Galutinis vaizdas yra komanda, kuri praėjusiais metais naudojo pneumatiką katapulta. Nuotraukų kreditai: https://www.chiefdelphi.com/media/photos/37418https://gallery.raiderrobotix.org/2012-Championations/2012ChampDSP/IMG_3448https://www.teamxbot.org/index.php? Option = com_content & view = straipsnis & id = 47 & Itemid = 55

7 žingsnis: gervės

Gervės FRC gali būti naudojamos įvairiai, todėl yra didesnių manipuliatorių elementai. Du iš jų dažniausiai naudojami energijos kaupimui didesniam mechanizmui ir viso roboto pakėlimui. Naudojant energijos kaupimo įtaisą, gervės paprastai yra suprojektuotos veikti tik viena kryptimi, o atleidimas leidžia laisvai suktis, taip atleidžiant kaupiamą energiją. Tam skirtos gervės nuotrauka parodyta pirmoje nuotraukoje. Kitas gervės panaudojimas yra roboto pakėlimas. Tokiu atveju paprastai nepakanka turėti atskirą pavarų dėžę, skirtą užduočiai atlikti, todėl komandos pasigamina jėgos pavarų dėžę, galinčią nukreipti galią iš pavaros į atskirą mechanizmą. Nors tai yra tik gervės varymo būdas, nusprendžiau parodyti vieno pavyzdį antrame paveikslėlyje, nes tai įdomus mechanizmas. Nuotraukų kreditai:

8 žingsnis: Išvada

Kaip jau pastebėjote, PIRMOSIOS Robotikos varžybose galima naudoti daugybę skirtingų galimų manipuliatorių konstrukcijų. Kadangi tiek daug komandų, sprendžiančių iššūkius, kiekviena turi savo kilmę, tai, žinoma, turi įvykti. Žinodami apie tai, kas buvo padaryta anksčiau, galite sutaupyti brangaus laiko, naudodami ankstesnius manipuliatorius kaip pagrindą savo komandos prototipams ir galutiniam dizainui. Tačiau būkite atsargūs ir neleiskite ankstesniems dizainams apriboti jūsų mąstymo. Jei, gavęs iššūkį, iš karto pasirinksite naudoti seną dizainą, galbūt nepastebėsite geresnio sprendimo. Be to, kartais galiausiai išlaiko kūrybiškiausius, keisčiausius sprendimus, specialiai pritaikytus iššūkiui. Pavyzdžiui, pavaizduotas manipuliatorius labai skyrėsi nuo daugelio metų, kai buvo naudojamas, tačiau buvo labai sėkmingas. Jei prisiminsite tai ir bendruosius patarimus, kuriuos pasiūliau pradžioje, jau būsite sėkmingai sukūrę sėkmingą manipuliatorių. Dėkojame Andy Baker iš „AndyMark“už tai, kad jo pristatymas apie manipuliatorius buvo viešai prieinamas. Daugelis šios pamokos nuotraukų yra iš jos. Nuotraukų kreditas: