מבוא למניפולטורים: 8 שלבים (עם תמונות)

2024 מְחַבֵּר: John Day | [email protected]. שונה לאחרונה: 2024-01-30 09:14

יצירת המניפולטור הנכון לאתגר היא אחד החלקים הקשים ביותר בתחרות הרובוטיקה הראשונה (FRC). בארבע השנים שלי כסטודנט, זו הייתה תמיד נקודת הכישלון הגדולה ביותר של הצוות שלי. למרות שאתגר המשחק ב- FRC משתנה משנה לשנה, לרוב ישנן משימות הדומות לאלו משנים קודמות. לדוגמה, למשחק 2012, ריבאונד ראמבל, היו אלמנטים ברורים ממשחק 2001, Diabolical Dynamics, ומשחק 2006, Aim High. מסיבה זו, כדאי להכיר עיצובים בסיסיים של מניפולטורים המשמשים במשחקים קודמים. הדרכה זו תספק סקירה כללית של מניפולטורים הנפוצים בתחרות הרובוטיקה הראשונה (FRC). כל שלב ידון בסוג מניפולטור כללי ויספק דוגמאות ליישומי המניפולטור. הדרכה זו נעשתה באמצעות תוכנית המתמחים של Autodesk FIRST בתיכון. תנאים מוקדמים: נכונות ללמוד קרדיט צילום:

שלב 1: הנחיות כלליות

לפני שאני קופץ לברגים של מניפולטורים שונים, רציתי לספק כמה הנחיות כלליות שיעזרו לך לבחור ולעצב מניפולטור. ראשית, תן לאסטרטגיה להניע את עיצוב המניפולטור שלך, ולא להיפך. המשמעות היא שהמניפולטור שלך צריך להשיג את דרישות העיצוב שהצוות שלך החליט ביצירת אסטרטגיה, במקום ליצור אסטרטגיה המבוססת על המניפולטור שאתה מרוצף יחד. שנית, תכנן בגבולות הצוותים שלך. אם אתה יודע שפשוט אין לך את המשאבים לבנות את המניפולטור הסופר מסובך שלדעתך ישלוט בכל היבט של המשחק, אל תעשה את זה! לך על הפשוט יותר שתוכל לבנות ותמלא תפקיד אחד ממש טוב. עם זאת, אל תפחד לדחוף את הצוות שלך להתגבר על הגבולות שלך. לדוגמה, הצוות שלי דחף את עצמנו לבנות בוט תרגול בשנה האחרונה, ובסופו של דבר הוא הועיל מאוד. שלישית, תמיד יש שליטה פעילה על המשחק. לדוגמה, אם צריך להעביר כדור דרך הרובוט שלך, עשה זאת באמצעות מסוע, לא עם רמפה. אם אינך שולט באופן פעיל על המשחק, הוא בהכרח יתקע או ייפול מהמניפולטור שלך. לבסוף, אב טיפוס ופיתוח איטרטיבי הם המפתח לבניית מניפולטור מוצלח. התחל עם אב טיפוס ולאחר מכן שפר אותו באופן איטרטיבי עד שאתה מוכן לבנות גרסה סופית. אפילו אז, חפש שיפורים שיהפכו אותו לטוב יותר. קרדיט צילום:

שלב 2: נשק

נשק הוא אחד המניפולטורים הנפוצים ביותר בשימוש ב- FRC. באופן כללי, הם משמשים יחד עם מפעיל קצה כדי לשלוט במשחק. שני הסוגים הנפוצים הם זרועות בודדות ורבות מפרקים. בעוד זרועות מרובות מפרקים מסוגלות להגיע רחוק יותר ויכולות לשלוט יותר על הכיוון של משפיע הקצה, הן גם מורכבות הרבה יותר. מצד שני, לזרועות בודדות המשותפות יש יתרון של פשטות. עיצוב נפוץ אחד המשמש לזרועות הוא הצמדה 4 בר, או מקבילה. הצמדה כזו מוצגת בתמונה השלישית. המאפיין העיקרי של עיצוב זה הוא כי משפיע הקצה מוחזק באוריינטציה קבועה. טיפים לעיצוב זרועות:

• שימו לב למשקל - יכול לגרום לזרוע להיות איטית או אפילו להיכשל
• השתמש בחומרים קלים כגון צינור עגול או מלבני ומתכת
• השתמש בחיישנים כגון מתגי הגבלה ופוטנציומטרים כדי לפשט את השליטה בזרוע
• לאזן את הזרוע בעזרת קפיצים, מכות גז או משקל כדי לייצב אותה ולהפחית עומס על מנועים

זיכויים לתצלומים: 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

שלב 3: מעליות

בדומה לזרועות, מעליות משמשות עם אפקטור קצה לשליטה על המשחק. הם מורמים בדרך כלל באמצעות כבל מתפתל על תוף. למרות שיש צורך רק למשוך את המעלית למעלה, כדאי לכלול כבל החזרה שיכול למשוך את המעלית כלפי מטה כדי למנוע חסימה. ישנם שני סגנונות עיקריים של ניתוב הכבל כך שהוא יעלה את המעלית: חיטוט רציף וחיטור מדורגים. למעליות עם חיטוט רציף (מוצג בתמונה השנייה) יש כבל רציף אחד מהכננת לשלב האחרון שלה. כאשר הכבל נמשך, שלב 3 הוא הראשון שעולה למעלה והאחרון זז כלפי מטה כאשר הכבל משתחרר. שני יתרונות בעיצוב זה הם שהכבל עולה באותה מהירות שהוא יורד, כלומר ניתן להניח כבל החזרה על אותו תוף, וכי המתח בכבל נמוך. החיסרון העיקרי שלו הוא שהקטעים האמצעיים שלו רגישים יותר להיתקע. למעליות עם חישוק מדורגים (מוצג בתמונה השלישית) יש כבלים בודדים המחברים כל שלב במעלית. כתוצאה מכך כל השלבים עולים במקביל עם כניסת הכבל. עם זאת, כל כבל החזרה חייב להיות בעל מהירות שונה מהכננת הראשית, שניתן לטפל בה באמצעות תופים בקטרים שונים. בעוד החלקים האמצעיים של מעלית מדורגת רגישים פחות להיתקע, המתח על כבלי הבמה התחתונה גבוה בהרבה מאשר במעלית עם חיטוט רציף. למרות שהמעליות והזרועות דומות, יש כמה הבחנות חשובות. מעליות נוטות להיות מסובכות וכבדות יותר מזרועות בודדות. בנוסף, מעליות נעות בדרך כלל אנכית ואינן מסוגלות להגיע מחוץ להיקף הרובוט. עם זאת, הם אינם משנים את מרכז הכובד של הרובוט תוך כדי תנועה, וניתן לשלוט במדויק על מיקומם בעזרת שימוש נכון בחיישנים ובתכנות. בעיקרו של דבר, לכל אחד יש יתרונות וחסרונות משלו, וההחלטה לגבי השימוש בהם מותירה בידי צוותים. אופציה נוספת היא לשלב בין שתי האפשרויות הללו על ידי הנחת זרוע על השלב האחרון של מעלית, דוגמה שלה מוצגת בתמונה הרביעית. זיכויים לתצלומים:

שלב 4: גריפרים

ישנם פחות או יותר סוגים שונים של תפסנים ב- FRC כמו שיש צוותים. טפרים משמשים לשליטה ישירה על המשחק ולתפעל אותו. הם שימושיים בשנים שבהן יש כמה משחקים, רק אחד מהם עשוי להיות נשלט בכל פעם. שני הסגנונות העיקריים הם טפרים פסיביות וציפורני גלילה. טפרים פסיביות מסתמכות על כך שהאצבעות שלהן ממוקמות כראוי לתפיסת המשחק, בעוד טפרי גלילה משתמשים בגלגלים או גלילים כדי למשוך אותו באופן פעיל. הרשימה הבאה של האוחזים השונים מתאימה לתמונות שלמעלה:

• גריפר פנאומטי בעל שתי אצבעות
• אחיזה פנאומטית לינארית בעלת שתי אצבעות
• אחיזה פנאומטית לינארית בעלת שלוש אצבעות
• אחיזה ממונעת
• תפס פנאומטי
• טופר גלילה בסיסי
• טופר גלילה ציר

לבסוף, מספר עצות לעיצוב אחיזה:

• ודא שהאוחז שלך מפעיל מספיק כוח בכדי להיתלות על המשחק
• גרמו לאחוז שלכם לתפוס ולשחרר אובייקטים במהירות
• להקל על השליטה באמצעות חיישנים לאוטומציה של פעולות בסיסיות

זיכויים לתצלומים:

שלב 5: איסוף והובלה של כדורים

בעוד שאוחזנים שימושיים לצורך מניפולציה של אובייקטים בודדים שעשויים להיות מעוצבים בצורה יוצאת דופן, לעתים קרובות משחקי FRC כרוכים בחבורה של כדורים. שתי יכולות שנדרשות בדרך כלל במשחקים אלה הן איסוף כדורים והובלתם בתוך רובוט. השיטה היעילה ביותר לאיסוף כדורים משתנה משנה לשנה בהתאם לחוקים. במשחק 2012, ריבאונד ראמבל, הורשו לקבוצות לקבל תוספות שהתרחבו מעבר לרובוט שלהן. צוותים רבים החליטו שתהיה יתרון למערכות איסוף כדורים נפתחות, וכתוצאה מכך נספחים שהשתמשו ברולים כדי להעביר את הכדורים לכניסה אחת או מעל הפגושים שלהם לתוך הרובוט שלהם. מספר דוגמאות לרובוטים אלה נראים בתמונות אחת עד שלוש. במשחק 2009, Lunacy, לא הורשו לקבוצות להיות מניפולציות שהשתרעו מעבר להיקף המסגרת שלהן. אם הם רוצים לאסוף כדורים מהרצפה, הם צריכים שיהיה להם פתח בחזית הרובוט שלהם כדי לעשות זאת. הדבר הוביל גם לרובוטים רחבי בסיס רבים מכיוון שהוא מאפשר פתח גדול יותר לכדורים להיכנס. כמה דוגמאות לרובוטים אלה נראים בתמונות ארבע וחמש. ישנן מספר דרכים אפשריות להובלת כדורים ברגע שהם נאספים על ידי רובוט, אך הנפוצה ביותר היא שימוש בחגורות פוליאוריטן. חגורות פוליאוריטן (ידועות גם בשם polycord) הן חגורות באורך מתכוונן והן משמשות בדרך כלל למסועים ולהעברת הספק בעומס נמוך. כל אחד מהרובוטים בתמונה לעיל משתמש בפוליקורד במידה מסוימת. התמונה הסופית מראה polycord בפירוט רב יותר. זיכויים לתצלומים: 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

שלב 6: ירי

קבלת כדור מרובוט למיקום בלתי נגיש אחרת היא משימה נפוצה נוספת ב- FRC. זה דורש השקת הכדור, בדרך כלל באמצעות מעוט או יורה עם גלגלים בדומה למכונת פיצ'ר בייסבול. הפתרון הנפוץ ביותר לאתגר זה הוא לדחוס את הכדור מול גלגל מסתובב, מה שמאיץ אותו מספיק כדי להפעיל אותו למרחק משמעותי. שתי הווריאציות העיקריות של עיצוב זה הן יריות חד -גלגליות וכפולות. היורים החד -גלגליים פשוטים ונוטים לשים הרבה סיבוב אחורי על הכדור. מהירות היציאה של הכדור שווה בערך למחצית ממהירות פני השטח של הגלגל. היורים בעלי גלגלים כפולים מסובכים יותר מבחינה מכנית, אך יכולים להניע את הכדור רחוק יותר. הסיבה לכך היא שמהירות היציאה של הכדור שווה בערך למהירות פני השטח של הגלגל. שתי התמונות הראשונות מציגות כמה דוגמאות ליורים. כפי שנודע לצוותים רבים בשנת 2012, המפתח לבניית יורה מדויק הוא לשלוט היטב בכמה מהמשתנים המעורבים ככל האפשר. אלה כוללים שליטה על מהירות הגלגל, זווית ההשקה, מהירות הכדורים הנכנסים ליורה, כיוון היורה ביחס למערכת ההזנה שלו והחלקה של הכדור על פני הגלגל ומכסה המנוע. מעוטים הרבה פחות נפוצים במשחקי יריות מכיוון שהם אינם מסוגלים לירות במהירות רבה. עם זאת, היתרון העיקרי שלהם הוא שהם יכולים להיות מדויקים יותר מהיורים המסורתיים. מעוטים בדרך כלל מופעלים על ידי פנאומטיות או מעיינות. התמונה הסופית היא של צוות שהשתמש בפנאומטיקה בכדי להניע מעוט בשנה האחרונה. זיכויים לתצלומים: https://www.chiefdelphi.com/media/photos/37418https://gallery.raiderrobotix.org/2012-Championships/2012ChampDSP/IMG_3448https://www.teamxbot.org/index.php? Option = com_content & view = article & id = 47 & Itemid = 55

שלב 7: כננות

לכננות יש מספר שימושים אפשריים ב- FRC ולכן הם נמצאים כאלמנטים של מניפולטורים גדולים יותר. שניים מהשימושים הנפוצים ביותר שלהם הם אחסון אנרגיה למנגנון גדול יותר ולהרמת רובוט שלם. כאשר משתמשים בהם להעמיס מכשיר לאחסון אנרגיה, הכננות מתוכננות בדרך כלל לפעול בכיוון אחד בלבד, עם שחרור המאפשר לו להסתובב בחופשיות, ובכך לשחרר את האנרגיה המאוחסנת. תמונה של כננת שנועדה לעשות זאת מוצגת בתמונה הראשונה. שימוש נוסף בכננת הוא הרמת רובוט. במקרה זה, בדרך כלל לא מספיק שיש תיבת הילוכים נפרדת המיועדת למשימה, וגורמת לצוותים לבנות תיבת הילוכים להמראה, המסוגלת להסיט את הכוח ממערכת ההנעה למנגנון נפרד. למרות שזו רק דרך לנהוג בכננת, החלטתי להציג דוגמה אחת בתמונה השנייה מכיוון שזה מנגנון מעניין. זיכויים לתצלומים:

שלב 8: סיכום

כפי שהתחלתם לראות, ישנם הרבה עיצובים שונים של מניפולטורים שניתן להשתמש בהם בתחרות הרובוטיקה הראשונה. עם כל כך הרבה צוותים שעובדים לפתור את האתגרים, כל אחד עם רקע משלו, זה כמובן יקרה. הכרת הדברים שנעשו בעבר יכולה לחסוך לך זמן יקר על ידי שימוש במניפולטורים קודמים כבסיס הן לאב טיפוס של הצוות שלך והן לעיצובים אחרונים. עם זאת, היזהר גם לא לתת לעיצובים קודמים להגביל את חשיבתך. אם עם קבלת האתגר, אתה בוחר מיד בעיצוב ישן לשימוש, ייתכן שאתה משקיף על פתרון טוב יותר. בנוסף, לפעמים הפתרונות היצירתיים והמוזרים ביותר המותאמים במיוחד לאתגר מנצחים בסופו של דבר. לדוגמה, המניפולטור בתמונה היה שונה מאוד מרוב השנה בה נעשה בו שימוש, אך הצליח מאוד. אם אתה זוכר את זה ואת הטיפים הכלליים שהצעתי בהתחלה, אתה כבר תהיה בדרך בדרך ליצירת מניפולטור מוצלח. תודה לאנדי בייקר מאנדימרק על שהצגת את המצגת שלו על מניפולטורים לרשות הציבור. רבות מהתמונות במדריך זה מקורן. קרדיט צילום: