Manipulyatorlara giriş: 8 addım (şəkillərlə)

2024 Müəllif: John Day | [email protected]. Son dəyişdirildi: 2024-01-30 07:45

Çağırış üçün doğru manipulyatorun yaradılması İLK Robotika Yarışmasının (FRC) ən çətin hissələrindən biridir. Tələbə olduğum dörd il ərzində həmişə komandamın ən böyük uğursuz nöqtəsi idi. FRC -də oyun çətinliyi ildən -ilə dəyişsə də, tez -tez əvvəlki illərin tapşırıqlarına bənzər vəzifələr olur. Məsələn, 2012 oyunu olan Rebound Rumble, 2001 oyununun, Diabolical Dynamics və 2006 oyunun Aim High'ın aydın elementlərinə sahib idi. Bu səbəbdən əvvəlki oyunlarda istifadə olunan əsas manipulyator dizaynları ilə tanış olmaq faydalıdır. Bu dərslik İLK Robotika Yarışmasında (FRC) tez -tez istifadə olunan manipulyatorlara bir baxış təqdim edəcək. Hər bir addım ümumi bir manipulyator tipini müzakirə edəcək və manipulyatorun tətbiq nümunələrini təqdim edəcək. Bu təlimat Autodesk FIRST High School Intern proqramı vasitəsi ilə hazırlanmışdır.

Addım 1: Ümumi Təlimatlar

Fərqli manipulyatorların qoz -fındıqlarına girməzdən əvvəl, bir manipulyator seçib dizayn etməyinizə kömək edəcək bəzi ümumi qaydalar vermək istədim. Birincisi, strategiyanın manipulyator dizaynınızı idarə etməsinə icazə verin, əksinə deyil. Bunun mənası budur ki, manipulyatorunuz bir araya gətirdiyiniz manipulyatora əsaslanaraq strategiya qurmaq əvəzinə komandanızın qərar verdiyi dizayn tələblərinə nail olmalıdır. İkincisi, komandalarınızın imkanları daxilində dizayn edin. Oyunun hər tərəfində üstünlük təşkil edəcəyini düşündüyünüz super mürəkkəb manipulyatoru qurmaq üçün resurslarınız olmadığını bilirsinizsə, bunu etməyin! Qura biləcəyiniz və bir rolu həqiqətən yaxşı yerinə yetirəcəyiniz daha sadə olanı seçin. Bununla birlikdə, komandanı məhdudiyyətlərinizi aşmağa məcbur etməkdən qorxmayın. Məsələn, komandam bu il özümüzü praktiki bot qurmağa məcbur etdi və nəticədə həqiqətən faydalı oldu. Üçüncüsü, həmişə gamepiece aktiv nəzarət var. Məsələn, bir robotun robot vasitəsilə daşınması lazımdırsa, bunu rampa ilə deyil, konveyerlə edin. Gamepiece aktiv nəzarət etməsəniz, qaçılmaz olaraq manipulyatorunuzdan sıxışacaq və ya düşəcək. Nəhayət, prototip və təkrarlanan inkişaf uğurlu bir manipulyatorun qurulmasının açarıdır. Bir prototiplə başlayın və sonra son versiyanı hazırlayana qədər iterativ olaraq təkmilləşdirin. O zaman da, daha yaxşı hala gətirəcək təkmilləşdirmələr axtarın. Şəkil Krediti:

Addım 2: Silahlar

Silahlar, FRC -də ən çox istifadə edilən manipulyatorlardan biridir. Ümumiyyətlə, onlar gamepiece nəzarət etmək üçün bir son effektoru ilə birlikdə istifadə olunur. İki ümumi növ tək və çox oynaqlı qollardır. Çox oynaqlı qollar daha uzağa çata bilsə də və son effektorun oriyentasiyasına daha çox nəzarət edə bilsə də, onlar da daha mürəkkəbdir. Digər tərəfdən, tək oynaqlı qollar sadəlik üstünlüyünə malikdir. Qollar üçün istifadə olunan ümumi bir dizayn, 4 bar və ya paralel bir bağlantıdır. Üçüncü şəkildə belə bir əlaqə göstərilir. Bu dizaynın əsas xüsusiyyəti, son effektorun sabit bir istiqamətdə tutulmasıdır. Qol dizaynı üçün məsləhətlər:

• Ağırlığa diqqət yetirin - qolun yavaş olmasına və ya hətta uğursuz olmasına səbəb ola bilər
• Dairəvi və ya düzbucaqlı boru və sac kimi yüngül materiallardan istifadə edin
• Qolun idarə olunmasını asanlaşdırmaq üçün limit açarları və potensiometrlər kimi sensorlar istifadə edin
• Sabitləşdirmək və mühərriklərdəki yükü azaltmaq üçün qolu yaylar, qaz zərbələri və ya çəki ilə tarazlaşdırın

Şəkil Krediti: 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/fotoşəkillər/27982

Addım 3: Liftlər

Qollar kimi, liftlər də oyuncağı idarə etmək üçün son effektoru ilə istifadə olunur. Adətən bir baraban üzərində sarma kabeli ilə qaldırılırlar. Liftin yuxarıya çəkilməsi lazım olsa da, tıxacların qarşısını almaq üçün lifti aşağıya çəkə bilən geri qayıtma kabelinin daxil edilməsi ağıllıdır. Kabeli lifti qaldıracaq şəkildə yönləndirməyin iki əsas üslubu var: fasiləsiz arakəsmə və kaskadlı armatur. Davamlı armaturlu liftlərdə (ikinci şəkildə göstərilmişdir) vinçdən son mərhələsinə qədər bir fasiləsiz kabel var. Kabel çəkildikdə, Mərhələ 3, kabel buraxıldıqda ilk olaraq yuxarı, sonuncu isə enir. Bu dizaynın iki üstünlüyü ondan ibarətdir ki, kabel eyni sürətlə aşağı enir, yəni eyni tamburun üstünə bir qayıtma kabeli yerləşdirilə bilər və kabelin gərginliyi aşağıdır. Əsas dezavantajı, orta hissələrinin tıxanmaya daha həssas olmasıdır. Kaskad qurğusu olan liftlərdə (üçüncü şəkildə göstərilmişdir) liftin hər mərhələsini birləşdirən fərdi kabellər var. Bu, kabel çəkildikdə bütün mərhələlərin eyni vaxtda yüksəlməsi ilə nəticələnir. Ancaq hər hansı bir geri dönmə kabeli, fərqli diametrli tamburlardan istifadə olunmaqla idarə oluna bilən əsas vintdən fərqli bir sürətə malik olmalıdır. Kaskadlı bir liftin orta hissələri tıxanmaya daha az həssas olsa da, aşağı pilləli kabellərdəki gərginlik davamlı armaturlu liftə nisbətən daha yüksəkdir. Liftlər və qollar oxşar olsa da, bəzi vacib fərqlər var. Asansörler tək oynaqlı qollardan daha mürəkkəb və ağırdır. Bundan əlavə, liftlər ümumiyyətlə şaquli olaraq hərəkət edir və robotun ətrafından kənara çıxa bilmirlər. Bununla birlikdə, hərəkət edərkən robotun ağırlıq mərkəzini dəyişdirmirlər və sensorlar və proqramlaşdırmanın düzgün istifadəsi ilə mövqeləri dəqiq idarə edilə bilər. Əslində, hər birinin öz üstünlükləri və dezavantajları var və qərarını komandalara həvalə edəcək. Başqa bir seçim, bir nümunəni dördüncü şəkildə göstərilən bir liftin son mərhələsinə qoyaraq bu iki variantı birləşdirməkdir. Şəkil krediti:

Addım 4: Tutucular

Komandalar olduğu qədər FRC -də tapılan təxminən bir çox fərqli tutucu var. Claws, gamepiece birbaşa nəzarət və manipulyasiya etmək üçün istifadə olunur. Bir anda yalnız biri idarə oluna bilən bir neçə oyun qurğusunun olduğu illərdə faydalıdır. İki əsas üslub passiv pəncələr və silindrli pəncələrdir. Pasif pəncələr, barmaqlarını düzgün tutaraq, oyuncağı tuta bilir, roller pəncələr isə onu aktiv şəkildə çəkmək üçün təkərlər və ya silindirlərdən istifadə edir. Aşağıdakı fərqli tutacaqların siyahısı yuxarıdakı şəkillərə uyğundur:

• İki barmaqlı pnevmatik tutacaq
• İki barmaqlı xətti pnevmatik tutucu
• Üç barmaqlı xətti pnevmatik tutucu
• Motorlu tutucu
• Pnevmatik tutucu
• Əsas roller pəncəsi
• Menteşeli rulon pəncəsi

Nəhayət, tutucu dizayn üçün bir neçə ipucu:

• Tutucunuzun oyuncağa asmaq üçün kifayət qədər güc tətbiq etdiyinə əmin olun
• Tutucunuzu tutun və əşyaları tez buraxın
• Əsas əməliyyatları avtomatlaşdırmaq üçün sensorlardan istifadə edərək idarəetməni asanlaşdırın

Şəkil Krediti:

Addım 5: Top Toplama və Nəqliyyat

Tutucular qeyri -adi formalı ola biləcək tək obyektləri idarə etmək üçün faydalı olsa da, tez -tez FRC oyunlarında bir dəstə top olur. Bu oyunlarda ümumiyyətlə tələb olunan iki qabiliyyət topları toplamaq və robotun içərisində daşımaqdır. Topların toplanmasının ən təsirli üsulu qaydalara görə ildən -ilə dəyişir. 2012 oyununda, Rebound Rumble, komandaların robotlarından kənara çıxan əlavələrə sahib olmasına icazə verildi. Bir çox komanda, top toplama sistemlərinin açılmasının əlverişli olacağına qərar verdi və nəticədə topları tək bir suqəbuledici və ya tamponlarının üstünə və robotlarına yuvarlamaq üçün silindrlərdən istifadə etdi. Bu robotların bir neçə nümunəsi şəkillərdə birdən üçə qədər görülür. 2009 -cu ildə Lunacy oyununda komandaların çərçivə çərçivəsindən kənara çıxan manipulyatorlara icazə verilmədi. Zəmindən top toplamaq istəsələr, bunun üçün robotlarının önündə bir açılış olmalıdır. Bu da bir çox geniş bazalı robotun yaranmasına səbəb oldu, çünki topların daxil olması üçün daha böyük bir açılışa imkan verir. Bu robotların bəzi nümunələri dördüncü və beşinci şəkillərdə görülür. Toplar bir robot tərəfindən toplandıqdan sonra onları nəql etməyin bir neçə yolu var, lakin ən çox yayılmışı poliuretan kəmərlərdən istifadə etməkdir. Poliüretan kəmərlər (polikord olaraq da bilinir) tənzimlənən uzunluqlu kəmərlərdir və ümumiyyətlə konveyerlər və aşağı yüklü elektrik ötürülməsi üçün istifadə olunur. Yuxarıda göstərilən robotların hər biri müəyyən dərəcədə polikord istifadə edir. Son şəkil polikordunu daha ətraflı şəkildə göstərir. Şəkil Krediti: 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

Addım 6: Atışma

Bir robotdan başqa bir yerdə əlçatmaz bir yerə top almaq FRC -də başqa bir ümumi vəzifədir. Bu, ümumiyyətlə beysbol pitching maşınına bənzər bir mancınaq və ya təkərli atıcı istifadə edərək topu işə salmağı tələb edir. Bu problemin ən çox yayılmış həlli, topu əhəmiyyətli bir məsafəyə buraxmaq üçün kifayət qədər sürətləndirən bir fırlanan təkərə qarşı sıxışdırmaqdır. Bu dizaynın iki əsas dəyişikliyi tək və cüt təkərli atıcılardır. Tək təkərli atıcılar sadədirlər və topa çoxlu arxa əyilmə vururlar. Topun çıxış sürəti təxminən təkərin səth sürətinin yarısına bərabərdir. İkiqat təkərli atıcılar mexaniki cəhətdən daha mürəkkəbdir, lakin topu uzaqlaşdıra bilər. Bunun səbəbi, topun çıxış sürəti təxminən təkərin səth sürətinə bərabərdir. İlk iki şəkil atıcıların bəzi nümunələrini göstərir. 2012 -ci ildə bir çox komandanın öyrəndiyi kimi, dəqiq bir atıcı qurmağın açarı, mümkün qədər çox dəyişənə nəzarət etməkdir. Bunlara təkər sürətinə nəzarət, açılış bucağı, atıcıya girən topların sürəti, atıcının qidalanma sisteminə nisbətən istiqamətləndirilməsi və təkər və başlıq səthinə top sürüşməsi daxildir. Atışma oyunlarında catapultlar daha az yaygındır, çünki çox tez atəş aça bilmirlər. Ancaq onların əsas üstünlüyü ənənəvi atıcılardan daha dəqiq ola bilmələridir. Katapultlar ümumiyyətlə pnevmatik və ya yayla işləyir. Son şəkil, keçən il bir mancınaq etmək üçün pnevmatik istifadə edən bir komandadır. Şəkil Krediti: https://www.chiefdelphi.com/media/photos/37418https://gallery.raiderrobotix.org/2012-Champions/2012ChampDSP/IMG_3448https://www.teamxbot.org/index.php? Option = com_content & view = məqalə & id = 47 & Itemid = 55

Addım 7: Vinçlər

Vinçlər FRC -də bir çox mümkün istifadəyə malikdir və buna görə də daha böyük manipulyatorların elementləri olaraq tapılır. Ən çox istifadə etdikləri iki şey, daha böyük bir mexanizm üçün və bütün bir robotu qaldırmaq üçün enerjinin yığılmasıdır. Enerji saxlama qurğusu yükləmək üçün istifadə edildikdə, vinçlər ümumiyyətlə yalnız bir istiqamətdə fəaliyyət göstərəcək şəkildə qurulmuşdur ki, bu da sərbəst fırlanmasını təmin edir və bununla da saxlanılan enerjini buraxır. Bunun üçün hazırlanmış bir vincin şəkli ilk şəkildə göstərilmişdir. Vinç üçün başqa bir istifadə bir robot qaldırmaqdır. Bu vəziyyətdə, tapşırığa ayrılmış ayrı bir sürət qutusunun olması, komandaların güc ötürücüsündən ayrı bir mexanizmə yönləndirə bilən bir PTO sürət qutusu qurmasına səbəb olur. Vinç sürməyin bir yolu olsa da, maraqlı bir mexanizm olduğu üçün ikinci şəkildəki bir nümunəni göstərməyə qərar verdim. Şəkil Krediti:

Addım 8: Nəticə

Görməyə başladığınız kimi, İLK Robotika Yarışmasında istifadə edilə biləcək bir çox fərqli manipulyator dizaynı var. Çətinlikləri həll etmək üçün işləyən bir çox komandanın, hər birinin öz mənşəyinə malik olması ilə bu, əlbəttə ki, baş verəcəkdir. Əvvəllər görülən işlərdən xəbərdar olmaq həm əvvəlki prototipləri həm də komandanızın prototipləri və son dizaynları üçün əsas olaraq istifadə edərək dəyərli vaxtınıza qənaət edə bilər. Bununla birlikdə, əvvəlki dizaynların düşüncənizi məhdudlaşdırmamasına da diqqət yetirin. Çağırış əldə edildikdə dərhal istifadə etmək üçün köhnə bir dizayn seçsəniz, daha yaxşı bir həll yoluna baxa bilərsiniz. Bundan əlavə, bəzən bir problem üçün xüsusi olaraq hazırlanmış ən yaradıcı, qəribə həllər üstünlük təşkil edir. Məsələn, təsvir edilən manipulyator istifadə edildiyi ildən çox fərqli idi, lakin çox müvəffəqiyyətli idi. Bunu və əvvəldən təklif etdiyim ümumi tövsiyələri xatırlayırsınızsa, artıq uğurlu bir manipulyator yaratmaq yolunda yaxşı olacaqsınız. Manipulyatorlar haqqında təqdimatını ictimaiyyətə təqdim etdiyi üçün AndyMarkdan Andy Bakerə təşəkkür edirəm. Bu dərslikdəki şəkillərin çoxu ondan alınmışdır. Şəkil krediti: