მანიპულატორების გაცნობა: 8 ნაბიჯი (სურათებით)

2024 ავტორი: John Day | [email protected]. ბოლოს შეცვლილი: 2024-01-30 10:17

გამოწვევისთვის სწორი მანიპულატორის შექმნა არის რობოტების პირველი კონკურსის (FRC) ერთ -ერთი უმძიმესი ნაწილი. სტუდენტობის ოთხი წლის განმავლობაში, ეს ყოველთვის იყო ჩემი გუნდის ყველაზე დიდი წარუმატებელი წერტილი. მიუხედავად იმისა, რომ FRC– ში თამაშის გამოწვევა წლიდან წლამდე იცვლება, ხშირად არის ამოცანები, რომლებიც წინა წლების მსგავსია. მაგალითად, 2012 წლის თამაშს, Rebound Rumble, ჰქონდა 2001 წლის თამაშის Diabolical Dynamics და 2006 Aim High– ის მკაფიო ელემენტები. ამ მიზეზით, მომგებიანია წინა თამაშებში გამოყენებული ძირითადი მანიპულატორის დიზაინის გაცნობა. ეს გაკვეთილი მოგაწვდით მანიპულატორების მიმოხილვას, რომლებიც ჩვეულებრივ გამოიყენება FIRST Robotics Competition– ში (FRC). თითოეული ნაბიჯი განიხილავს მანიპულატორის ზოგად ტიპს და მოიტანს მანიპულატორის განხორციელების მაგალითებს. ეს გაკვეთილი გაკეთდა Autodesk FIRST High School Intern პროგრამის საშუალებით. წინაპირობები: ფოტო კრედიტის სწავლის სურვილი:

ნაბიჯი 1: ზოგადი მითითებები

სანამ სხვადასხვა მანიპულატორის კაკალში ჩავხტებოდი, მინდოდა მიმეცა რამდენიმე ზოგადი მითითება, რომელიც დაგეხმარებათ მანიპულატორის არჩევაში და დიზაინში. პირველი, მიეცით სტრატეგიას თქვენი მანიპულატორის დიზაინის მართვის საშუალება და არა პირიქით. ეს ნიშნავს იმას, რომ თქვენმა მანიპულატორმა უნდა მიაღწიოს იმ მოთხოვნებს, რაც თქვენმა გუნდმა გადაწყვიტა სტრატეგიის შემუშავების ნაცვლად, იმის ნაცვლად, რომ შეიქმნას სტრატეგია იმ მანიპულატორზე დაყრდნობით, რომელსაც თქვენ ერთად ერევით. მეორე, დიზაინი თქვენი გუნდების ფარგლებში. თუ იცით, რომ თქვენ უბრალოდ არ გაქვთ რესურსი სუპერ რთული მანიპულატორის შესაქმნელად, რომელიც თქვენი აზრით დომინირებს თამაშის ყველა ასპექტზე, ნუ გააკეთებთ ამას! გადადით იმ უმარტივესზე, რომლის აშენებაც შეგიძლიათ და ერთ როლს ნამდვილად კარგად შეასრულებთ. ამასთან, ასევე არ შეგეშინდეთ, რომ აიძულოთ თქვენი გუნდი გადალახოს თქვენი შეზღუდვები. მაგალითად, ჩემმა გუნდმა აიძულა საკუთარი თავი აეშენებინა პრაქტიკული ბოტი გასულ წელს და ეს მართლაც მომგებიანი აღმოჩნდა. მესამე, ყოველთვის გქონდეთ აქტიური კონტროლი სათამაშო ნაწილზე. მაგალითად, თუ თქვენ გჭირდებათ ბურთის გადატანა თქვენი რობოტის საშუალებით, გააკეთეთ ეს კონვეიერით და არა პანდუსით. თუ თქვენ აქტიურად არ აკონტროლებთ სათამაშო ნაწილს, ის აუცილებლად დაიჭრება ან ამოვარდება თქვენი მანიპულატორიდან. დაბოლოს, პროტოტიპირება და განმეორებითი განვითარება არის წარმატებული მანიპულატორის მშენებლობის გასაღები. დაიწყეთ პროტოტიპით და შემდეგ განმეორებით გააუმჯობესეთ იგი, სანამ არ იქნებით მზად საბოლოო ვერსიის შესაქმნელად. მაშინაც კი, ეძებეთ გაუმჯობესება, რაც გააუმჯობესებს მას. ფოტო კრედიტი:

ნაბიჯი 2: იარაღი

იარაღი არის FRC– ში გამოყენებული ერთ – ერთი ყველაზე გავრცელებული მანიპულატორი. საერთოდ, ისინი გამოიყენება საბოლოო ეფექტორთან ერთად სათამაშო ნაწილის გასაკონტროლებლად. ორი საერთო ტიპი არის ერთჯერადი და მრავალმხრივი იარაღი. მიუხედავად იმისა, რომ მრავალმხრივ მკლავებს შეუძლიათ უფრო შორს მიაღწიონ და უფრო მეტი კონტროლი ჰქონდეთ საბოლოო ეფექტორის ორიენტაციაზე, ისინი ასევე ბევრად უფრო რთულნი არიან. მეორეს მხრივ, ერთ შეერთებულ იარაღს აქვს სიმარტივის უპირატესობა. იარაღისთვის გამოიყენება ერთი საერთო დიზაინი 4 ბარიანი, ან პარალელური კავშირი. ასეთი კავშირი ნაჩვენებია მესამე სურათზე. ამ დიზაინის მთავარი მახასიათებელია ის, რომ საბოლოო ეფექტორი მუდმივ ორიენტაციაშია. რჩევები ხელის დიზაინისთვის:

• ყურადღება მიაქციეთ წონას - შეიძლება გამოიწვიოს ხელის შენელება ან თუნდაც ჩავარდნა
• გამოიყენეთ მსუბუქი მასალები, როგორიცაა წრიული ან მართკუთხა მილი და ფურცელი
• გამოიყენეთ სენსორები, როგორიცაა შეზღუდული კონცენტრატორები და პოტენომეტრები, რომ გაამარტივოთ ხელის კონტროლი
• გააწონასწორეთ მკლავი ზამბარებით, გაზის დარტყმით ან წონით, რომ მოახდინოთ მისი სტაბილიზაცია და შეამციროთ ძრავებზე დატვირთვა

ფოტო კრედიტები: 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 /მედია/ფოტოები/27982

ნაბიჯი 3: ლიფტები

იარაღის მსგავსად, ლიფტები გამოიყენება საბოლოო ეფექტის მქონე სათამაშო ნაწილის გასაკონტროლებლად. ისინი, როგორც წესი, ბარაბანზე გრაგნილი კაბელის საშუალებით იზრდებიან. მიუხედავად იმისა, რომ საჭიროა მხოლოდ ლიფტის მაღლა აწევა, მიზანშეწონილია ჩართოთ დასაბრუნებელი კაბელი, რომელსაც შეუძლია ლიფტი ჩამოწიოს დაბლოკვის თავიდან ასაცილებლად. კაბელის გადაადგილების ორი ძირითადი სტილი არსებობს ისე, რომ ის ამაღლებს ლიფტს: უწყვეტი გაყალბება და კასკადური გაყალბება. ლიფტებს უწყვეტი გაყალბებით (ნაჩვენებია მეორე სურათზე) აქვს ერთი უწყვეტი კაბელი შინდიდან მის ბოლო საფეხურამდე. კაბელის შეყვანისას, მე –3 ეტაპი პირველი მაღლა იწევს და უკანასკნელი გადადის ქვემოთ, როდესაც კაბელი იხსნება. ამ დიზაინის ორი უპირატესობა ის არის, რომ კაბელი იზრდება იმავე სიჩქარით, რაც იმას ნიშნავს, რომ დასაბრუნებელი კაბელი შეიძლება განთავსდეს იმავე ბარაბანზე და რომ კაბელში დაძაბულობა დაბალია. მისი მთავარი მინუსი ის არის, რომ მისი შუა ნაწილები უფრო მგრძნობიარეა ჩახშობისთვის. კასკადური გაყალბების ლიფტებს (ნაჩვენებია მესამე სურათზე) აქვს ინდივიდუალური კაბელები, რომლებიც აკავშირებს ლიფტის თითოეულ საფეხურს. ეს იწვევს ყველა საფეხურის ერთდროულად ზრდას, როდესაც კაბელი გაყვანილია. თუმცა, ნებისმიერ უკან დასაბრუნებელ კაბელს უნდა ჰქონდეს განსხვავებული სიჩქარე, ვიდრე მთავარმა ჭიანჭველმა, რომლის დამუშავებაც შესაძლებელია სხვადასხვა დიამეტრის დასარტყამების გამოყენებით. მიუხედავად იმისა, რომ კასკადური ლიფტის შუა ნაწილები ნაკლებად მგრძნობიარეა დაბრკოლებისთვის, ქვედა საფეხურის კაბელებზე დაძაბულობა გაცილებით მაღალია, ვიდრე ლიფტში უწყვეტი გაყალბებით. მიუხედავად იმისა, რომ ლიფტები და იარაღი მსგავსია, არსებობს რამდენიმე მნიშვნელოვანი განსხვავება. ლიფტები უფრო რთული და მძიმეა, ვიდრე ცალმხრივი იარაღი. გარდა ამისა, ლიფტები, როგორც წესი, ვერტიკალურად მოძრაობენ და რობოტის პერიმეტრის მიღმა ვერ ხვდებიან. თუმცა, ისინი რობოტის სიმძიმის ცენტრს არ ცვლის მოძრაობისას და მათი პოზიციის ზუსტად კონტროლი შესაძლებელია სენსორების და პროგრამირების სათანადო გამოყენებით. არსებითად, თითოეულ მათგანს აქვს საკუთარი დადებითი და უარყოფითი მხარეები, რის გამოც გუნდების გამოყენება რჩება. კიდევ ერთი ვარიანტია ამ ორი ვარიანტის გაერთიანება ლიფტის ბოლო საფეხურზე ხელის მოთავსებით, რომლის მაგალითიც მეოთხე სურათზეა ნაჩვენები. ფოტო კრედიტები:

ნაბიჯი 4: დამჭერები

FRC– ში ნაპოვნია დაახლოებით იმდენი სხვადასხვა სახის დამჭერი, რამდენიც გუნდები. კლანჭები გამოიყენება სათამაშო ნაწილის უშუალო კონტროლისა და მანიპულირებისთვის. ისინი გამოსადეგია წლების განმავლობაში, სადაც არის რამდენიმე სათამაშო ელემენტი, რომელთაგან მხოლოდ ერთის კონტროლი შეიძლება ერთდროულად. ორი ძირითადი სტილი არის პასიური ბრჭყალები და როლიკებით ბრჭყალები. პასიური ბრჭყალები ეყრდნობიან მათ თითებს სათანადოდ განლაგებული სათამაშო ნაწილის დასაჭერად, ხოლო როლიკერის კლანჭები იყენებენ ბორბლებს ან როლიკებს, რომ აქტიურად გაიყვანონ იგი.

• ორი თითით პნევმატური დამჭერი
• ორი თითის ხაზოვანი პნევმატური მჭიდი
• სამი თითის ხაზოვანი პნევმატური მჭიდი
• მოტორიანი მჭიდი
• პნევმატური დამჭერი
• ძირითადი როლიკებით claw
• Hinged როლიკებით claw

დაბოლოს, რამდენიმე რჩევა დამჭერი დიზაინისთვის:

• დარწმუნდით, რომ თქვენი დამჭერი იყენებს საკმარის ძალას თამაშის სათამაშოზე დასაკიდებლად
• აიძულეთ მჭიდროდ დაიჭიროთ ხელი და სწრაფად გაუშვათ საგნები
• გაუადვილეთ კონტროლი სენსორების გამოყენებით ძირითადი ოპერაციების ავტომატიზაციისთვის

ფოტო კრედიტები:

ნაბიჯი 5: ბურთების შეგროვება და ტრანსპორტი

მიუხედავად იმისა, რომ დამჭერები სასარგებლოა ცალკეული ობიექტების მანიპულირებისთვის, რომლებიც შეიძლება უჩვეულო ფორმის იყოს, ხშირად FRC თამაშები მოიცავს უამრავ ბურთს. ორი უნარი, რომლებიც ჩვეულებრივ საჭიროა ამ თამაშებში არის ბურთების შეგროვება და მათი გადატანა რობოტში. ბურთების შეგროვების ყველაზე ეფექტური მეთოდი წლიდან წლამდე იცვლება წესებიდან გამომდინარე. 2012 წლის თამაშში, Rebound Rumble, გუნდებს საშუალება მიეცათ ჰქონდეთ დანართები, რომლებიც სცილდებოდა მათ რობოტს. ბევრმა გუნდმა გადაწყვიტა, რომ ბურთის შეგროვების სისტემების არსებობა მომგებიანი იქნებოდა, რის შედეგადაც შეიქმნა დანამატები, რომლებიც იყენებდნენ როლიკებს ბურთების გადასატანად ერთ შესასვლელში, ბამპერებზე და რობოტში. ამ რობოტების რამდენიმე მაგალითი ჩანს სურათებიდან ერთიდან სამამდე. 2009 წლის თამაშში, Lunacy, გუნდებს არ ჰქონდათ უფლება ჰქონოდათ მანიპულატორები, რომლებიც გასცდნენ მათ ჩარჩო პერიმეტრს. თუ მათ სურდათ იატაკიდან ბურთების შეგროვება, ამის გაკეთება მათ უნდა ჰქონოდათ რობოტის წინ. ამან ასევე გამოიწვია მრავალი ფართო ბაზის რობოტი, რადგან ის საშუალებას იძლევა უფრო დიდი გახსნა მოხდეს ბურთების შესასვლელად. ამ რობოტების ზოგიერთი მაგალითი ჩანს სურათებში ოთხი და ხუთი. არსებობს რამდენიმე შესაძლო გზა ბურთების გადასაყვანად რობოტის მიერ შეგროვების შემდეგ, მაგრამ ყველაზე გავრცელებული არის პოლიურეთანის ქამრების გამოყენება. პოლიურეთანის ქამრები (ასევე ცნობილია როგორც პოლიკორდი) არის რეგულირებადი სიგრძის ქამრები და ჩვეულებრივ გამოიყენება კონვეიერებისთვის და დაბალი დატვირთვის სიმძლავრის გადაცემისთვის. ზემოთ გამოსახული თითოეული რობოტი გარკვეულწილად იყენებს პოლიკორდს. საბოლოო სურათი აჩვენებს პოლიკორდს უფრო დეტალურად. ფოტო კრედიტები: 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

ნაბიჯი 6: სროლა

რობოტიდან ბურთის გადატანა სხვაგვარად მიუწვდომელ ადგილას FRC– ში კიდევ ერთი გავრცელებული ამოცანაა. ეს მოითხოვს ბურთის გაშვებას, როგორც წესი, კატაპულტის ან ბორბლიანი მსროლელის გამოყენებით, ბეისბოლის დამრიგებელი მანქანის მსგავსი. ამ გამოწვევის ყველაზე გავრცელებული გადაწყვეტა არის ბურთის შეკუმშვა მბრუნავ ბორბალზე, რაც აჩქარებს მას საკმარის მანძილზე გასავლელად. ამ დიზაინის ორი ძირითადი ვარიაცია არის ერთჯერადი და ორმაგი ბორბლიანი მსროლელები. მარტოხელა ბორბლიანი მსროლელები არიან უბრალოები და მიდრეკილნი არიან ბურთზე ბევრი ზურგის დარტყმისკენ. ბურთის გასასვლელი სიჩქარე დაახლოებით ტოლია ბორბლის ზედაპირის სიჩქარის ½. ორმაგი ბორბლიანი მსროლელები უფრო რთულნი არიან მექანიკურად, მაგრამ შეუძლიათ ბურთის შორს გადატანა. ეს იმიტომ ხდება, რომ ბურთის გასასვლელი სიჩქარე დაახლოებით ბორბლის ზედაპირის სიჩქარის ტოლია. პირველი ორი სურათი აჩვენებს მსროლელთა მაგალითებს. როგორც ბევრმა გუნდმა ისწავლა 2012 წელს, ზუსტი მსროლელის მშენებლობის გასაღები არის რაც შეიძლება მეტი ცვლადის მჭიდრო კონტროლი. ეს მოიცავს ბორბლის სიჩქარის კონტროლს, გაშვების კუთხეს, მსროლელში შემავალი ბურთების სიჩქარეს, მსროლელის ორიენტაციას მისი კვების სისტემის მიმართ და ბურთის სრიალს ბორბლისა და გამწოვის ზედაპირზე. კატაპულტები გაცილებით ნაკლებად გვხვდება სროლის თამაშებში, რადგან მათ არ შეუძლიათ ძალიან სწრაფად გასროლა. თუმცა, მათი მთავარი უპირატესობა ის არის, რომ ისინი შეიძლება იყვნენ უფრო ზუსტები, ვიდრე ტრადიციული მსროლელები. კატაპულტები ჩვეულებრივ იკვებება პნევმატური საშუალებებით ან ზამბარებით. საბოლოო სურათი არის იმ გუნდისა, რომელმაც გასულ წელს გამოიყენა პნევმატიკა კატაპულტის გასაძლიერებლად. ფოტო კრედიტები: https://www.chiefdelphi.com/media/photos/37418https://gallery.raiderrobotix.org/2012-Championships/2012ChampDSP/IMG_3448https://www.teamxbot.org/index.php? Option = com_content & view = სტატია & id = 47 & ერთეული = 55

ნაბიჯი 7: ვინჩები

ვინჩებს აქვთ FRC– ში მრავალი შესაძლო გამოყენება და ამიტომ გვხვდება როგორც უფრო დიდი მანიპულატორების ელემენტები. მათი ორი ყველაზე გავრცელებული გამოყენება არის ენერგიის შენახვა უფრო დიდი მექანიზმისთვის და მთელი რობოტის ასამაღლებლად. როდესაც გამოიყენება ენერგიის შესანახი მოწყობილობის ჩატვირთვისას, ვინჩები ჩვეულებრივ შექმნილია მხოლოდ ერთი მიმართულებით მუშაობისთვის, გათავისუფლებით, რომელიც მას თავისუფლად ტრიალების საშუალებას აძლევს, რითაც ათავისუფლებს შენახულ ენერგიას. ამის გასაკეთებლად შექმნილი წვივის სურათი ნაჩვენებია პირველ სურათზე. მეჭეჭის კიდევ ერთი გამოყენება არის რობოტის აწევა. ამ შემთხვევაში, როგორც წესი, არ არის საკმარისი ცალკე გადაცემათა კოლოფი, რომელიც ეძღვნება დავალებას, რის შედეგადაც გუნდები ააშენებენ ძალაუფლების ასაღებად გადაცემათა კოლოფს, რომელსაც შეუძლია გადააადგილოს ძალა დრაივიდან ცალკე მექანიზმზე. მიუხედავად იმისა, რომ ეს მხოლოდ ჭინჭრის მართვის საშუალებაა, მე გადავწყვიტე ერთი მაგალითი მეჩვენებინა მეორე სურათზე, რადგან ეს საინტერესო მექანიზმია. ფოტო კრედიტები:

ნაბიჯი 8: დასკვნა

როგორც ხედავთ, არსებობს მრავალი განსხვავებული მანიპულატორის დიზაინი, რომელიც შეიძლება გამოყენებულ იქნას რობოტების პირველ კონკურსში. ამდენი გუნდი მუშაობს გამოწვევების გადასაჭრელად, თითოეულს თავისი წარმოშობის, რა თქმა უნდა ეს აუცილებლად მოხდება. იმის გაცნობიერებამ, რაც ადრე იყო გაკეთებული, დაგიზოგავთ ძვირფას დროს, წინა მანიპულატორების გამოყენებით, როგორც ბაზისს, როგორც თქვენი გუნდის პროტოტიპებისთვის, ასევე საბოლოო დიზაინისთვის. ამასთან, ფრთხილად იყავით, რომ წინა დიზაინმა არ შეგიზღუდოს თქვენი აზროვნება. თუ გამოწვევის მიღებისთანავე თქვენ ირჩევთ ძველ დიზაინს გამოსაყენებლად, შეიძლება გადახედოთ უკეთეს გამოსავალს. გარდა ამისა, ზოგჯერ ყველაზე კრეატიული, უცნაური გადაწყვეტილებები, რომლებიც სპეციალურად გამოწვევაზეა მორგებული, საბოლოოდ ჭარბობს. მაგალითად, სურათზე გამოსახული მანიპულატორი იყო ძალიან განსხვავებული ვიდრე მისი გამოყენების წელიწადი, მაგრამ ძალიან წარმატებული იყო. თუ გახსოვთ ეს და ზოგადი რჩევები, რომლებიც მე შემოგვთავაზა დასაწყისში, თქვენ უკვე კარგად იქნებით წარმატებული მანიპულატორის შექმნის გზაზე. მადლობა ენდი ბეიკერს AndyMark– დან მანიპულატორების შესახებ მისი პრეზენტაციის საჯაროდ ხელმისაწვდომობისათვის. ამ გაკვეთილის ბევრი სურათი მისგან არის. ფოტო კრედიტი: