Hyrje në manipuluesit: 8 hapa (me fotografi)

2024 Autor: John Day | [email protected]. E modifikuara e fundit: 2024-01-30 12:18

Krijimi i manipuluesit të duhur për një sfidë është një nga pjesët më të vështira të Konkursit të PARST Robotikë (FRC). Në katër vitet e mia si student, ishte gjithmonë pika më e madhe e dështimit të ekipit tim. Megjithëse sfida e lojës në FRC ndryshon nga viti në vit, shpesh ka detyra që janë të ngjashme me ato të viteve të kaluara. Për shembull, loja e vitit 2012, Rebound Rumble, kishte elemente të qarta të lojës 2001, Diabolical Dynamics, dhe të lojës 2006, Aim High. Për këtë arsye, është e dobishme të njiheni me modelet themelore të manipuluesit të përdorura në lojërat e mëparshme. Ky tutorial do të sigurojë një përmbledhje të manipuluesve që përdoren zakonisht në Konkursin e PARST Robotikësh (FRC). Çdo hap do të diskutojë një lloj manipuluesi të përgjithshëm dhe do të japë shembuj të zbatimeve të manipuluesit. Ky tutorial u bë përmes programit të praktikantëve Autodesk FIRST High School. Parakushtet: Një gatishmëri për të mësuar Kredi Foto:

Hapi 1: Udhëzime të përgjithshme

Para se të hidhem në arrat dhe bulonat e manipuluesve të ndryshëm, doja të siguroja disa udhëzime të përgjithshme që do t'ju ndihmojnë të zgjidhni dhe të krijoni një manipulues. Së pari, lejoni që strategjia të drejtojë modelin tuaj të manipuluesit, dhe jo anasjelltas. Çfarë do të thotë kjo është se manipuluesi juaj duhet të arrijë kërkesat e projektimit për të cilat ekipi juaj vendosi në formimin e një strategjie, në vend që të formojë një strategji të bazuar në manipuluesin që ju kalbeni së bashku. Së dyti, dizajnoni brenda kufijve të ekipeve tuaja. Nëse e dini që thjesht nuk keni burime për të ndërtuar manipuluesin super të komplikuar që mendoni se do të dominojë çdo aspekt të lojës, mos e bëni! Shkoni për atë më të thjeshtë që mund të ndërtoni dhe do të përmbushë një rol vërtet mirë. Sidoqoftë, gjithashtu mos kini frikë të shtyni ekipin tuaj për të kapërcyer kufijtë tuaj. Për shembull, ekipi im e shtyu veten për të ndërtuar një bot praktikë vitin e kaluar, dhe përfundoi të ishte vërtet përfitues. Së treti, gjithmonë keni kontroll aktiv të pjesës së lojës. Për shembull, nëse një top duhet të transportohet përmes robotit tuaj, bëjeni me një transportues, jo me një devijim. Nëse nuk e kontrolloni në mënyrë aktive pjesën e lojës, ajo në mënyrë të pashmangshme do të bllokohet ose do të bjerë nga manipuluesi juaj. Së fundi, prototipizimi dhe zhvillimi përsëritës janë çelësi për ndërtimin e një manipuluesi të suksesshëm. Filloni me një prototip, dhe pastaj përmirësojeni atë në mënyrë të përsëritur derisa të jeni gati për të ndërtuar një version përfundimtar. Edhe atëherë, kërkoni përmirësime që do ta bëjnë atë më të mirë. Kredia e fotografisë:

Hapi 2: Armët

Armët janë një nga manipuluesit më të zakonshëm të përdorur në FRC. Në përgjithësi, ato përdoren në lidhje me një efektor përfundimtar për të kontrolluar pjesën e lojës. Dy llojet e zakonshme janë krahë të vetëm dhe me shumë nyje. Ndërsa krahët me shumë nyje janë në gjendje të arrijnë më larg dhe mund të kenë më shumë kontroll mbi orientimin e efektorit përfundimtar, ato janë gjithashtu shumë më komplekse. Nga ana tjetër, krahët e vetëm të bashkuar kanë përparësinë e thjeshtësisë. Një dizajn i zakonshëm i përdorur për krahët është një lidhje 4 bar, ose paralele. Një lidhje e tillë tregohet në figurën e tretë. Karakteristika kryesore e këtij dizajni është se efektori përfundimtar mbahet në një orientim konstant. Këshilla për hartimin e krahut:

• Kushtojini vëmendje peshës - mund të bëjë që krahu të jetë i ngadalshëm ose edhe të dështojë
• Përdorni materiale të lehta të tilla si tuba dhe fletë metalike rrethore ose drejtkëndore
• Përdorni sensorë të tillë si çelësat limit dhe potenciometrat për të thjeshtuar kontrollin e krahut
• Kundërkuilibroni krahun me burime, goditje gazi ose peshë për ta stabilizuar atë dhe për të zvogëluar ngarkesën në motorë

Kredite e fotove: 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/27982

Hapi 3: Ashensorë

Ashtu si krahët, ashensorët përdoren me një efektor përfundimtar për të kontrolluar pjesën e lojës. Ato zakonisht ngrihen nga kabllo dredha -dredha në një daulle. Megjithëse është e nevojshme vetëm të tërhiqni ashensorin lart, është e mençur të përfshini një kabllo kthimi që mund të tërheqë ashensorin poshtë për të parandaluar bllokimin. Ekzistojnë dy stile kryesore të drejtimit të kabllit në mënyrë që të ngrejë ashensorin: manipulime të vazhdueshme dhe manipulime kaskadore. Ashensorët me manipulim të vazhdueshëm (të treguar në foton e dytë) kanë një kabllo të vazhdueshme nga çikrik deri në fazën e tij të fundit. Ndërsa kablli është tërhequr, Faza 3 është e para që lëviz lart dhe e fundit që lëviz poshtë kur kablli lëshohet. Dy avantazhe të këtij dizajni janë se kablli rritet me të njëjtën shpejtësi kur zbret, që do të thotë se një kabllo kthyese mund të vendoset në të njëjtin daulle dhe se tensioni në kabllo është i ulët. Disavantazhi i tij kryesor është se pjesët e mesme të tij janë më të ndjeshme ndaj bllokimit. Ashensorët me manipulim kaskadë (të treguar në foton e tretë) kanë kabllo individualë që lidhin çdo fazë të ashensorit. Kjo rezulton në të gjitha fazat që ngrihen njëkohësisht ndërsa kablli është tërhequr. Megjithatë, çdo kabllo kthyese duhet të ketë një shpejtësi të ndryshme nga çikriku kryesor, i cili mund të trajtohet duke përdorur daulle me diametër të ndryshëm. Ndërsa pjesët e mesme të një ashensori kaskadues janë më pak të ndjeshëm ndaj bllokimit, tensioni në kabllot e fazës më të ulët është shumë më i lartë sesa në një ashensor me manipulime të vazhdueshme. Megjithëse ashensorët dhe krahët janë të ngjashëm, ka disa dallime të rëndësishme. Ashensorët priren të jenë më të komplikuar dhe më të rëndë se krahët e vetëm të lidhur. Për më tepër, ashensorët zakonisht lëvizin vertikalisht dhe nuk janë në gjendje të arrijnë jashtë perimetrit të robotit. Sidoqoftë, ata nuk ndryshojnë qendrën e gravitetit të robotit ndërsa lëvizin, dhe pozicioni i tyre mund të kontrollohet saktësisht me përdorimin e duhur të sensorëve dhe programimit. Në thelb, secili ka avantazhet dhe disavantazhet e veta, duke lënë vendimin e të cilave të përdorë deri te ekipet. Një opsion tjetër është kombinimi i këtyre dy opsioneve duke vendosur një krah në fazën e fundit të një ashensori, një shembull i të cilit është treguar në foton e katërt. Kredite e fotove:

Hapi 4: Mbërthyes

Ka rreth po aq lloje të ndryshme të kapëseve të gjetura në FRC sa ka ekipe. Kthetrat përdoren për të kontrolluar dhe manipuluar drejtpërdrejt pjesën e lojës. Ato janë të dobishme në vitet ku ka pak pjesë lojërash, vetëm njëra prej të cilave mund të kontrollohet në të njëjtën kohë. Dy stilet kryesore janë kthetrat pasive dhe kthetrat me rul. Kthetrat pasive mbështeten në gishtat e tyre të pozicionuar siç duhet për të kapur pjesën e lojës, ndërsa kthetrat me rrota përdorin rrota ose rrotulla për ta tërhequr atë në mënyrë aktive. Lista e mëposhtme e kapëseve të ndryshme korrespondon me fotot e mësipërme:

• Mbërthyes pneumatik me dy gishta
• Mbërthyes pneumatik linear me dy gishta
• Mbërthyes pneumatik linear me tre gishta
• Mbërthyes i motorizuar
• Mbërthyes pneumatik
• Kthetra bazë e rulit
• Kthetër me rrota të varur

Së fundi, disa këshilla për dizajnin e kapëseve:

• Sigurohuni që kapësja juaj të ushtrojë forcë të mjaftueshme për t'u varur në pjesën e lojës
• Bëni kapësen tuaj të kapë dhe të lërë objektet shpejt
• Bëjeni të lehtë kontrollin duke përdorur sensorë për të automatizuar operacionet bazë

Kredite e fotove:

Hapi 5: Mbledhja dhe Transporti i Topave

Ndërsa kapëset janë të dobishme për manipulimin e objekteve të vetme që mund të kenë formë të pazakontë, shpesh herë lojërat FRC përfshijnë një bandë topa. Dy aftësi që kërkohen zakonisht në këto lojëra janë mbledhja e topave dhe transportimi i tyre brenda një roboti. Metoda më efektive e mbledhjes së topave ndryshon nga viti në vit në varësi të rregullave. Në lojën e vitit 2012, Rebound Rumble, ekipet u lejuan të kishin shtesa që shtriheshin përtej robotit të tyre. Shumë ekipe vendosën që të kishin sisteme të grumbullimit të topave do të ishte e favorshme, duke rezultuar në shtojca që përdornin rrotulla për të futur topat në një futje të vetme ose mbi parakolpët e tyre dhe në robotin e tyre. Disa shembuj të këtyre robotëve shihen në fotografitë një deri në tre. Në lojën e vitit 2009, Lunacy, ekipet nuk lejoheshin të kishin manipulues që shtriheshin përtej perimetrit të kornizës së tyre. Nëse ata donin të mblidhnin topa nga dyshemeja, ata duhej të kishin një hapje para robotit të tyre për ta bërë këtë. Kjo gjithashtu çoi në shumë robotë me bazë të gjerë sepse lejon një hapje më të madhe për futjen e topave. Disa shembuj të këtyre robotëve shihen në fotografitë katër dhe pesë. Ekzistojnë disa mënyra të mundshme për të transportuar topa sapo të mblidhen nga një robot, por më e zakonshme është përdorimi i rripave poliuretani. Rripat poliuretani (të njohur edhe si polikord) janë rripa me gjatësi të rregullueshme dhe zakonisht përdoren për transportues dhe transmetim të fuqisë me ngarkesë të ulët. Secili nga robotët e paraqitur më sipër përdor polikord në një farë mase. Fotografia përfundimtare tregon polikordin në më shumë detaje. Kredite e fotove: https://www.simbotics.org/media/photos/2012-first-championship/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

Hapi 6: Xhirimi

Marrja e një topi nga një robot në një vend tjetër të paarritshëm është një detyrë tjetër e zakonshme në FRC. Kjo kërkon lëshimin e topit, zakonisht duke përdorur një katapultë ose gjuajtës me rrota të ngjashme me një makinë hedhjeje bejsbolli. Zgjidhja më e zakonshme për këtë sfidë është të ngjeshni topin kundër një rrotull rrotullimi, i cili e përshpejton atë mjaftueshëm për ta lëshuar atë në një distancë të konsiderueshme. Dy variacionet kryesore të këtij dizajni janë revole të vetme dhe me dy rrota. Qitësit me një rrotë janë të thjeshtë dhe kanë tendencë të vënë shumë shpinë në top. Shpejtësia e daljes së topit është afërsisht e barabartë me ½ e shpejtësisë së sipërfaqes së rrotës. Gjuajtësit me dy rrota janë më të ndërlikuar mekanikisht, por mund ta shtyjnë topin më larg. Kjo ndodh sepse shpejtësia e daljes së topit është afërsisht e barabartë me shpejtësinë e sipërfaqes së rrotës. Dy fotografitë e para tregojnë disa shembuj të gjuajtësve. Siç mësuan shumë ekipe në vitin 2012, çelësi për ndërtimin e një gjuajtësi të saktë është kontrolli i rreptë i sa më shumë variablave të përfshirë. Këto përfshijnë kontrollin e shpejtësisë së rrotës, këndin e lëshimit, shpejtësinë e topave që hyjnë në gjuajtës, orientimin e gjuajtësit në raport me sistemin e tij të ushqyerjes dhe rrëshqitjen e topit kundër sipërfaqes së timonit dhe kapakut. Katapultat janë shumë më pak të zakonshme në lojërat e xhirimit sepse nuk janë në gjendje të gjuajnë shumë shpejt. Sidoqoftë, përparësia e tyre kryesore është se ato mund të jenë më të sakta se qitësit tradicionalë. Katapultat zakonisht mundësohen nga pneumatika ose burime. Fotografia përfundimtare është e një ekipi që përdori pneumatikë për të fuqizuar një katapultë vitin e kaluar. Kredite e fotove: https://www.chiefdelphi.com/media/photos/37418https://gallery.raiderrobotix.org/2012-Champactionss/2012ChampDSP/IMG_3448https://www.teamxbot.org/index.php? Option = com_content & view = artikulli & id = 47 & Itemid = 55

Hapi 7: Winches

Winches kanë përdorime të shumta të mundshme në FRC dhe për këtë arsye gjenden si elementë të manipuluesve më të mëdhenj. Dy nga përdorimet e tyre më të zakonshme janë në ruajtjen e energjisë për një mekanizëm më të madh dhe për ngritjen e një roboti të tërë. Kur përdoren për të ngarkuar një pajisje për ruajtjen e energjisë, çikrikët zakonisht janë të dizajnuar që të veprojnë vetëm në një drejtim, me një lëshim që e lejon atë të rrotullohet lirshëm, duke liruar kështu energjinë e ruajtur. Një fotografi e një çikrik të krijuar për ta bërë këtë është treguar në foton e parë. Një përdorim tjetër për një çikrik është ngritja e një roboti. Në këtë rast, zakonisht nuk është e mjaftueshme të kesh një kuti ingranazhi të veçantë të dedikuar për detyrën, duke bërë që ekipet të ndërtojnë një kuti ingranazhi të ngritjes së energjisë, e cila është e aftë të devijojë fuqinë nga drejtuesi i motorit në një mekanizëm të veçantë. Megjithëse është thjesht një mënyrë për të drejtuar një çikrik, vendosa të tregoj një shembull të njërit në foton e dytë sepse është një mekanizëm interesant. Kredite fotografike:

Hapi 8: Përfundimi

Siç keni filluar të shihni, ka shumë modele të ndryshme manipuluese të mundshme që mund të përdoren në Konkursin e PARST Robotikë. Me kaq shumë ekipe që punojnë për të zgjidhur sfidat, secila me prejardhjen e vet, kjo natyrisht që do të ndodhë. Të qenit i vetëdijshëm për atë që është bërë më parë mund t'ju kursejë kohë të vlefshme duke përdorur manipuluesit e mëparshëm si bazë për prototipet e ekipit tuaj dhe modelet përfundimtare. Sidoqoftë, gjithashtu kini kujdes që të mos lejoni që modelet e mëparshme të kufizojnë të menduarit tuaj. Nëse me marrjen e sfidës, ju zgjidhni menjëherë një dizajn të vjetër për t'u përdorur, mund të anashkaloni një zgjidhje më të mirë. Përveç kësaj, ndonjëherë zgjidhjet më kreative, të çuditshme që janë përshtatur në mënyrë specifike për një sfidë, përfundimisht mbizotërojnë. Për shembull, manipuluesi i fotografuar ishte shumë i ndryshëm nga shumica nga viti kur ishte përdorur, por ishte shumë i suksesshëm. Nëse e mbani mend këtë dhe këshillat e përgjithshme që sugjerova në fillim, tashmë do të jeni në rrugën tuaj të mirë për të krijuar një manipulues të suksesshëm. Faleminderit Andy Baker nga AndyMark që bëri publik prezantimin e tij mbi manipuluesit. Shumë nga fotografitë në këtë tutorial janë prej tij. Kredia e fotografisë: