Манипуляторларға кіріспе: 8 қадам (суреттермен)

2024 Автор: John Day | [email protected]. Соңғы өзгертілген: 2024-01-30 10:24

Қиындықтар үшін дұрыс манипуляторды құру - БІРІНШІ робототехника сайысының (FRC) ең қиын бөліктерінің бірі. Студент болған төрт жылымда бұл менің командамдағы ең үлкен сәтсіздік болды. FRC ойынының күрделілігі жылдан жылға өзгеріп отырса да, көбінесе алдыңғы жылдарға ұқсас тапсырмалар болады. Мысалы, 2012 жылғы Rebound Rumble ойынында 2001 жылғы Diabolical Dynamics, 2006 жылғы Aim High ойынының айқын элементтері болды. Осы себепті алдыңғы ойындарда қолданылатын негізгі манипулятор дизайнымен танысу пайдалы. Бұл оқулық БІРІНШІ робототехника байқауында (FRC) жиі қолданылатын манипуляторларға шолу жасайды. Әр қадамда манипулятордың жалпы түрі талқыланады және манипулятордың орындалу мысалдары келтіріледі. Бұл оқу құралы Autodesk FIRST High School Intern бағдарламасы арқылы жасалған. Пререквизиттер: Фото несиені үйренуге дайындық:

1 -қадам: Жалпы нұсқаулар

Мен әр түрлі манипуляторлардың гайкалары мен болттарына түспес бұрын, манипуляторды таңдауға және жобалауға көмектесетін бірнеше жалпы нұсқауларды ұсынғым келді. Біріншіден, стратегия сіздің манипулятор дизайнын басқаруға мүмкіндік берсін, керісінше емес. Бұл нені білдіреді: сіздің манипуляторыңыз сіз біріктіретін манипуляторға негізделген стратегияны құрудың орнына, сіздің командаңыз стратегияны құруда шешкен дизайн талаптарына жетуі керек. Екіншіден, сіздің командаңыздың шегінде дизайн жасаңыз. Егер сізде ойынның барлық аспектілерінде басым болады деп ойлайтын өте күрделі манипуляторды құруға ресурстарыңыз жоқ екенін білсеңіз, мұны жасамаңыз! Сіз жасай алатын қарапайымға өтіңіз және бір рөлді өте жақсы орындайды. Сонымен қатар, сіздің командаңызды шектеулерді жеңуге мәжбүр етуден қорықпаңыз. Мысалы, менің командам өткен жылы практикалық бот құруға өзімізді итермеледі, және бұл шынымен де пайдалы болды. Үшіншіден, әрқашан геймерлік бөлікті белсенді басқарыңыз. Мысалы, егер сіздің допты робот арқылы тасымалдау қажет болса, оны пандуспен емес, конвейермен жасаңыз. Егер сіз геймплейді белсенді басқармасаңыз, ол сөзсіз кептеледі немесе манипулятордан шығып кетеді. Ақырында, прототиптеу және қайталанатын даму сәтті манипулятор құрудың кілті болып табылады. Прототиптен бастаңыз, содан кейін оны түпкілікті нұсқаны құруға дайын болғанша қайталаңыз. Тіпті сол кезде оны жақсартатын жақсартуларды іздеңіз. Фото несие:

2 -қадам: қару

Қару - FRC -де қолданылатын ең көп таралған манипуляторлардың бірі. Әдетте олар геймплейді басқару үшін соңғы эффектормен бірге қолданылады. Екі жалпы түрі-жалғыз және көп буынды қолдар. Көп буынды қолдар алысқа жетеді және соңғы эффектордың бағытын басқара алады, бірақ олар әлдеқайда күрделі. Екінші жағынан, жалғыз қосылысты қолдардың қарапайымдылығының артықшылығы бар. Қару -жарақ үшін қолданылатын кең таралған дизайн - 4 бар немесе параллель байланыс. Мұндай байланыс үшінші суретте көрсетілген. Бұл дизайнның басты ерекшелігі - соңғы эффектор тұрақты бағытта ұсталады. Қол дизайны бойынша кеңестер:

• Салмаққа назар аударыңыз - қолдың баяу немесе тіпті істен шығуына әкелуі мүмкін
• Дөңгелек немесе тікбұрышты түтік пен қаңылтыр тәрізді жеңіл материалдарды қолданыңыз
• Қолды басқаруды жеңілдету үшін шектегіштер мен потенциометрлер сияқты сенсорларды қолданыңыз
• Қолды серіппелермен, газ соққыларымен немесе салмақпен тұрақтандыру және қозғалтқыштарға жүктемені азайту үшін қарсы қойыңыз

Фото несиелері: 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 /БАҚ/фотосуреттер/27982

3 -қадам: Лифт

Қолдар сияқты, элеваторлар геймплейді басқару үшін соңғы эффектормен қолданылады. Оларды әдетте барабанға орау кабелі арқылы көтереді. Лифтті жоғары көтеру қажет болса да, кептелудің алдын алу үшін лифтті төмен қарай тартатын кері кабельді қосқан дұрыс. Кабельді лифтті көтеретін етіп бағыттаудың екі негізгі стилі бар: үздіксіз такелаждық және каскадты қондырғы. Үздіксіз қондырғы бар лифтілерде (екінші суретте көрсетілген) лебедкадан соңғы сатысына дейін бір үздіксіз кабель бар. Кабель тартылған кезде, 3 -ші саты кабель шығарылған кезде бірінші болып жоғары және төмен қарай жылжиды. Бұл конструкцияның екі артықшылығы - кабельдің төмендеу жылдамдығымен жоғарылауы, яғни сол барабанға кері кабель қоюға болады және кабельдегі кернеу төмен. Оның басты кемшілігі - оның ортаңғы бөліктері кептелуге тез ұшырайды. Каскадты қондырғы бар лифтілерде (үшінші суретте көрсетілген) көтергіштің әр сатысын қосатын жеке кабельдер бар. Бұл кабель тартылған кезде барлық сатылардың бір мезгілде көтерілуіне әкеледі. Алайда, кез келген қайтару кабелінің диаметрі әр түрлі барабандардың көмегімен өңделетін негізгі лебедкадан басқа жылдамдығы болуы керек. Каскадты лифтінің ортаңғы бөліктері кептелуге аз сезімтал болса, төменгі сатыдағы кабельдердегі кернеу үздіксіз такелажы бар элеваторға қарағанда әлдеқайда жоғары. Лифтілер мен қолдар ұқсас болғанымен, кейбір маңызды айырмашылықтар бар. Лифтілер біртұтас қолдарға қарағанда күрделі және ауыр болады. Сонымен қатар, лифттер әдетте тігінен қозғалады және роботтың периметрінен тыс жерге жете алмайды. Алайда, олар қозғалғанда роботтың ауырлық центрін өзгертпейді, сенсорлар мен бағдарламалауды дұрыс қолдану арқылы олардың орнын дәл бақылауға болады. Негізінде, әрқайсысының өз артықшылықтары мен кемшіліктері бар, бұл шешімді командаларға қалдырады. Тағы бір нұсқа - лифтінің соңғы сатысына қолды қою арқылы осы екі нұсқаны біріктіру, оның мысалы төртінші суретте көрсетілген. Фото несие:

4 -қадам: ұстаушылар

FRC -де командалар сияқты қанша түрлі ұстағыштар бар. Тырнақтар геймплейді тікелей басқару және басқару үшін қолданылады. Олар геймприенттері аз болған жылдары пайдалы, олардың біреуін бір уақытта басқаруға болады. Екі негізгі стиль - пассивті тырнақтар мен роликтер. Пассивті тырнақтар геймплейді ұстау үшін саусақтарының дұрыс орналасуына сүйенеді, ал роликті тырнақтар оны белсенді түрде тарту үшін дөңгелектерді немесе роликтерді пайдаланады. Әр түрлі қысқыштардың тізімі жоғарыдағы суреттерге сәйкес келеді:

• Екі саусақты пневматикалық ұстағыш
• Екі саусақты сызықты пневматикалық ұстағыш
• Үш саусақты сызықты пневматикалық ұстағыш
• Моторлы ұстағыш
• Пневматикалық ұстағыш
• Негізгі роликті тырнақ
• Топсалы роликті тырнақ

Ақырында, ұстағыштың дизайны бойынша бірнеше кеңестер:

• Сіздің ұстағыштың ойыншыққа іліну үшін жеткілікті күш қолданғанына көз жеткізіңіз
• Тұтқаны ұстаңыз және заттарды тез босатыңыз
• Негізгі операцияларды автоматтандыру үшін сенсорлардың көмегімен басқаруды жеңілдетіңіз

Фото несиелері:

5 -қадам: Доп жинау және тасымалдау

Қысқыштар әдеттен тыс пішінді болуы мүмкін жалғыз объектілерді басқаруға пайдалы болғанымен, көбінесе FRC ойындарында көптеген шарлар болады. Бұл ойындарда әдетте қажет екі мүмкіндік - бұл шарларды жинау және оларды робот ішінде тасымалдау. Доптарды жинаудың ең тиімді әдісі ережеге байланысты жылдан жылға өзгеріп отырады. 2012 жылғы Rebound Rumble ойынында командаларға роботтан асатын қосымшалары болуға рұқсат етілді. Көптеген командалар допты жинау жүйелерінің болуын тиімді деп шешті, нәтижесінде дөңгелектер шарларды бір қабылдауға немесе бамперлерге және роботқа айналдырды. Бұл роботтардың бірнеше мысалдары суреттерде бір -үштен көрінеді. 2009 жылғы Lunacy ойынында командаларға олардың периметрінен асатын манипуляторларға рұқсат етілмеді. Егер олар еденнен доп жинағысы келсе, роботтың алдында тесік болуы керек. Бұл сонымен қатар көптеген кең негізді роботтардың пайда болуына әкелді, себебі бұл шарлардың кіруіне үлкен саңылау береді. Бұл роботтардың кейбір мысалдары төртінші және бесінші суреттерде көрсетілген. Доптарды робот жинағаннан кейін тасымалдаудың бірнеше мүмкін әдістері бар, бірақ ең көп тарағандары полиуретанды белдіктерді қолдану болып табылады. Полиуретанды белдіктер (поликорд деп те аталады) реттелетін ұзындық белбеуі болып табылады және әдетте конвейерлер мен төмен жүктемедегі электр берілісі үшін қолданылады. Жоғарыда көрсетілген роботтардың әрқайсысы белгілі бір дәрежеде поликорды қолданады. Соңғы суретте поликорды толығырақ көрсетілген. Фото несие: 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 -қадам: ату

Допты роботтан басқа қол жетпейтін жерге жеткізу - ХҚО -дағы тағы бір жалпы міндет. Бұл үшін допты ұшыру қажет, әдетте бейсбол ойынына ұқсас катапульта немесе доңғалақты мерген. Бұл мәселені шешудің ең көп тараған шешімі - допты айналдыру дөңгелегіне қысу, ол оны айтарлықтай қашықтыққа жіберу үшін жеткілікті жылдамдатады. Бұл дизайнның екі негізгі нұсқасы - бір және екі доңғалақты мергендер. Жалғыз доңғалақты мергендер қарапайым және допқа артқы жағын көп салуға бейім. Доптың шығу жылдамдығы дөңгелектің беткі жылдамдығының жартысына тең. Қос доңғалақты мергендер механикалық тұрғыдан күрделірек, бірақ допты одан әрі алға жылжыта алады. Бұл шардың шығу жылдамдығы дөңгелектің беткі жылдамдығына шамамен тең болғандықтан. Алғашқы екі суретте мергендердің кейбір мысалдары көрсетілген. 2012 жылы көптеген командалар білгендей, дәл атқыш құрудың кілті - айнымалыларды мүмкіндігінше қатаң бақылау. Оларға доңғалақтың айналу жылдамдығы, ұшыру бұрышы, атқышқа түсетін доптардың жылдамдығы, атқыштың оның қоректендіру жүйесіне қатысты бағытталуы, доңғалақтың және сорғыштың бетіне сырғып кетуі жатады. Катапульттар ату ойындарында әлдеқайда сирек кездеседі, себебі олар өте тез атуға қабілетсіз. Дегенмен, олардың басты артықшылығы - дәстүрлі мергендерге қарағанда дәлірек болуы. Катапульттер әдетте пневматикамен немесе серіппелермен жұмыс істейді. Соңғы сурет - бұл өткен жылы катапульт жасау үшін пневматиканы қолданған команда. Фото несиелері: https://www.chiefdelphi.com/media/photos/37418https://gallery.raiderrobotix.org/2012-Champions/2012ChampDSP/IMG_3448https://www.teamxbot.org/index.php? Option = com_content & view = мақала & id = 47 & Itemid = 55

7 -қадам: винчестер

Лебедкалар FRC -де бірнеше мүмкін болатын қолданыстарға ие, сондықтан олар үлкен манипуляторлардың элементтері болып табылады. Олардың ең көп таралған екі түрі - үлкен механизм үшін энергияны сақтау және роботты көтеру. Энергия сақтайтын құрылғыны жүктеу үшін пайдаланылатын кезде, лебедкалар әдетте тек бір бағытта жұмыс істеуге арналған, оның босатылуы оның еркін айналуына мүмкіндік береді, осылайша жинақталған энергияны босатады. Бұл үшін жасалған лебедканың суреті бірінші суретте көрсетілген. Лебедканың тағы бір қолданылуы - роботты көтеру. Бұл жағдайда, әдетте, тапсырмаға арналған бөлек беріліс қорабының болуы жеткіліксіз, бұл командалардың қуатты жетек механизмінен бөлек механизмге бұруға қабілетті ПРО беріліс қорабын құруына себеп болады. Бұл тек лебедка жүргізудің әдісі болса да, мен екінші суретте біреуін мысалға көрсетуді шештім, себебі бұл қызықты механизм. Фото несиелері:

8 -қадам: Қорытынды

Сіз көре бастағаныңыздай, БІРІНШІ робототехника байқауында қолдануға болатын манипулятордың әртүрлі нұсқалары бар. Қиындықтарды шешу үшін көптеген командалар жұмыс жасаса, олардың әрқайсысының өз тегі бар, бұл әрине болады. Бұрын не істелгенін білу сіздің уақытты үнемдеуге мүмкіндік береді, бұл алдыңғы манипуляторларды сіздің командаңыздың прототиптері мен түпкілікті дизайны үшін негіз ретінде. Сонымен қатар, бұрынғы конструкциялар сіздің ойлауды шектеуге жол бермеу үшін абай болыңыз. Егер сіз шақыруды алған кезде, сіз бірден ескі дизайнды таңдайтын болсаңыз, онда сіз жақсы шешімді елемеуіңіз мүмкін. Сонымен қатар, кейде қиындыққа арнайы бейімделген ең креативті, таңғажайып шешімдер басым болады. Мысалы, суретте көрсетілген манипулятор қолданылған жылмен салыстырғанда өте ерекшеленді, бірақ өте табысты болды. Егер сіз мұны және мен ұсынған жалпы кеңестерді есіңізде сақтасаңыз, сіз сәтті манипулятор құруға дайынсыз. AndyMark -тың Энди Бейкеріне манипуляторлар туралы презентациясын көпшілікке қол жетімді еткені үшін рахмет. Бұл оқулықтағы көптеген суреттер осыдан алынған. Фото несие: