Манипуляторуудын танилцуулга: 8 алхам (зурагтай)

2024 Зохиолч: John Day | [email protected]. Хамгийн сүүлд өөрчлөгдсөн: 2024-01-30 11:02

Сорилтын зөв манипуляторыг бүтээх нь роботын анхан шатны тэмцээний (FRC) хамгийн хэцүү хэсгүүдийн нэг юм. Оюутан байх дөрвөн жилийн хугацаанд энэ нь миний багийн хамгийн том алдаа байсан. СЗХ -ны тоглоомын сорилт жил ирэх тусам өөрчлөгддөг боловч өмнөх жилүүдийн ажилтай төстэй даалгавар ихэвчлэн гардаг. Жишээлбэл, 2012 оны тоглоом, Rebound Rumble нь 2001 оны Diabolical Dynamics, 2006 оны Aim High тоглоомын тодорхой элементүүдтэй байв. Ийм учраас өмнөх тоглоомуудад ашигласан манипуляторын үндсэн загвартай танилцах нь ашигтай байдаг. Энэхүү гарын авлагад роботын анхан шатны тэмцээнд (FRC) ихэвчлэн ашигладаг манипуляторуудын тоймыг өгөх болно. Алхам бүр нь манипуляторын ерөнхий төрлийг хэлэлцэж, манипуляторыг хэрэгжүүлэх жишээг өгөх болно. Энэхүү гарын авлага нь Autodesk FIRST ахлах сургуулийн дадлагажигч програмаар хийгдсэн болно. Урьдчилсан нөхцөл: Фото кредитийг сурах хүсэл эрмэлзэл:

Алхам 1: Ерөнхий удирдамж

Янз бүрийн манипуляторуудын самар, боолт руу орохоосоо өмнө би манипулятор сонгох, зохион бүтээхэд туслах ерөнхий удирдамж өгөхийг хүссэн юм. Нэгдүгээрт, стратеги нь манипуляторынхаа загварыг удирдан чиглүүлэхийг зөвшөөрнө үү. Энэ нь юу гэсэн үг вэ гэхээр, таны манипулятор нь хамтдаа цуглуулсан манипулятор дээр суурилсан стратеги боловсруулахын оронд стратеги боловсруулахдаа багийнхаа шийдсэн дизайны шаардлагыг хангах ёстой гэсэн үг юм. Хоёрдугаарт, багуудынхаа хүрээнд дизайн хийх. Хэрэв та тоглоомын бүх хэсэгт давамгайлах болно гэж бодож байгаа хэт нарийн төвөгтэй манипуляторыг бүтээх нөөц бололцоо танд байхгүй гэдгийг мэдэж байвал үүнийг бүү хий! Өөрийн бүтээж чадах хамгийн энгийн дүр рүү оч, нэг үүргийг үнэхээр сайн биелүүлэх болно. Гэсэн хэдий ч хязгаарлалтыг даван туулахын тулд багаа түлхэхээс бүү ай. Жишээлбэл, манай баг өнгөрсөн жил дадлага бот бүтээхийг өөрсдөө шаардсан бөгөөд энэ нь үнэхээр ашигтай болсон. Гуравдугаарт, тоглоомын хэсгийг үргэлж идэвхтэй хянаж байх. Жишээлбэл, хэрэв таны бөмбөгийг роботоор дамжуулах шаардлагатай бол налуу зам биш туузан дамжуулагчаар хий. Хэрэв та тоглоомын тоглоомыг идэвхтэй хянадаггүй бол энэ нь таны манипулятороос гацах эсвэл унах нь гарцаагүй. Эцэст нь, загварчлах, давтагдах хөгжил нь амжилттай манипуляторыг бий болгох түлхүүр юм. Прототипээс эхэлж, дараа нь эцсийн хувилбарыг гаргахад бэлэн болтол нь үе үе сайжруулаарай. Тэр ч байтугай үүнийг сайжруулахын тулд сайжруулахыг эрэлхийл. Фото зураг:

Алхам 2: Зэвсэг

Зэвсэг бол СЗХ -нд хамгийн түгээмэл хэрэглэгддэг манипуляторуудын нэг юм. Ерөнхийдөө тэдгээрийг тоглоомын төхөөрөмжийг хянахын тулд төгсгөлийн эффектортой хамт ашигладаг. Хоёр нийтлэг төрөл нь дан ба олон үе мөчтэй гар юм. Олон үе мөчтэй гар нь илүү хол хүрч, төгсгөлийн эффекторын чиглэлийг илүү хянах боломжтой боловч тэдгээр нь илүү төвөгтэй байдаг. Нөгөөтэйгүүр, ганц үений гар нь энгийн байдлаараа давуу талтай. Зэвсэгт ашигладаг нийтлэг загвар бол 4 бар буюу зэрэгцээ холболт юм. Ийм холболтыг гурав дахь зурагт үзүүлэв. Энэхүү дизайны гол онцлог нь төгсгөлийн эффекторыг тогтмол чиглэлд барих явдал юм. Гар дизайны талаархи зөвлөмжүүд:

• Жинд анхаарлаа хандуулаарай - гар нь удаан эсвэл бүр бүтэлгүйтэх болно
• Дугуй эсвэл тэгш өнцөгт хоолой, хуудас металл гэх мэт хөнгөн материалыг ашиглах
• Гарны хяналтыг хялбарчлахын тулд хязгаарлах унтраалга, потенциометр зэрэг мэдрэгчийг ашиглана уу
• Гарыг тогтворжуулах, хөдөлгүүрийн ачааллыг бууруулахын тулд булаг, хийн цохилт, жинтэй тэнцвэржүүлнэ

Фото зургийн кредит: 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 /хэвлэл мэдээлэл/гэрэл зураг/27982

Алхам 3: Цахилгаан шат

Зэвсгийн нэгэн адил цахилгаан шат нь төгсгөлийн эффектор ашиглан тоглоомыг хянадаг. Тэдгээрийг ихэвчлэн бөмбөр дээр ороомог кабелиар өргөдөг. Цахилгаан шатыг дээш өргөх шаардлагатай боловч гацахаас урьдчилан сэргийлэхийн тулд цахилгаан шатыг доош нь татах боломжтой буцах кабелийг оруулах нь ухаалаг хэрэг юм. Кабелийг цахилгаан шатыг дээш өргөх хоёр үндсэн хэв маяг байдаг: тасралтгүй бэхэлгээ ба каскадны бэхэлгээ. Тасралтгүй бэхэлгээтэй цахилгаан шатууд (хоёр дахь зурагт үзүүлэв) эргүүлэгээс эцсийн шат хүртэл нэг тасралтгүй кабельтай байдаг. Кабелийг татах үед 3 -р шат нь кабелийг гаргахад хамгийн түрүүнд дээшээ, доошоо хамгийн сүүлд шилждэг. Энэхүү дизайны хоёр давуу тал нь кабелийн хурд буурахтай ижил хурдтай байдаг бөгөөд энэ нь буцах кабелийг нэг бөмбөр дээр байрлуулж болох бөгөөд кабелийн хурцадмал байдал багатай байдаг. Үүний гол сул тал бол дунд хэсэг нь гацахаас илүү эмзэг байдаг. Каскад бүхий бэхэлгээтэй цахилгаан шатууд (гурав дахь зурагт үзүүлэв) өргөлтийн шат бүрийг холбосон бие даасан кабельтай. Үүний үр дүнд кабелийг татах үед бүх үе шатууд нэгэн зэрэг дээшлэх болно. Гэсэн хэдий ч аливаа буцах кабель нь гол эргүүлэгээс өөр хурдтай байх ёстой бөгөөд үүнийг өөр диаметртэй бөмбөр ашиглан зохицуулж болно. Цахилгаан шатны цахилгаан шатны дунд хэсэг нь гацах чадвар багатай байдаг бол доод шатны кабелийн хүчдэл тасралтгүй бэхэлгээтэй цахилгаан шаттай харьцуулахад хамаагүй өндөр байдаг. Цахилгаан шат, гар нь ижил төстэй боловч зарим чухал ялгаа байдаг. Цахилгаан шат нь нэг үений гарнаас илүү төвөгтэй, хүнд байдаг. Нэмж дурдахад цахилгаан шат нь ихэвчлэн босоо чиглэлд хөдөлдөг бөгөөд роботын периметрийн гадна хүрч чаддаггүй. Гэсэн хэдий ч тэд хөдөлж байхдаа роботын хүндийн төвийг өөрчилдөггүй бөгөөд мэдрэгч, програмыг зөв ашигласнаар тэдний байрлалыг нарийн хянах боломжтой байдаг. Үндсэндээ тус бүр өөрийн гэсэн давуу болон сул талуудтай бөгөөд үүнийг аль баг ашиглахаа шийдэх болно. Өөр нэг сонголт бол цахилгаан шатны сүүлийн шатанд гараа тавиад эдгээр хоёр сонголтыг нэгтгэх явдал юм, жишээ нь дөрөв дэх зураг дээр харагдаж байна. Фото зургийн кредит:

Алхам 4: Бариулагчид

СЗХ -нд багуудаас дутахааргүй олон төрлийн бариул байдаг. Хумсыг тоглоомын төхөөрөмжийг шууд удирдах, удирдахад ашигладаг. Эдгээр нь цөөн тооны тоглоом байдаг бөгөөд зөвхөн нэгийг нь нэг дор хянах боломжтой байдаг. Хоёр үндсэн хэв маяг нь идэвхгүй хумс ба галзуу хумс юм. Идэвхгүй хумс нь тоглоомыг ойлгохын тулд хуруугаа зөв байрлуулахад тулгуурладаг бол өнхрөх хумс нь дугуй эсвэл булны тусламжтайгаар идэвхтэй татдаг. Дараах янз бүрийн хавчаарын жагсаалт дээрх зургуудтай нийцэж байна.

• Хоёр хуруутай хийн хавчаар
• Хоёр хуруутай шугаман пневматик бариул
• Гурван хурууны шугаман хийн хавчаар
• Моторт бариул
• Пневматик бариул
• Үндсэн галзуу хумс
• Нугасан галзуу хумс

Эцэст нь хавчуургын дизайны талаархи хэд хэдэн зөвлөмж:

• Таны бариул нь тоглоомонд бэхлэх хангалттай хүч хэрэглэж байгаа эсэхийг шалгаарай
• Бариулыг шүүрч аваад объектуудыг хурдан хая
• Үндсэн үйлдлийг автоматжуулахын тулд мэдрэгч ашиглан удирдахад хялбар болгоно

Фото зургийн кредит:

Алхам 5: Бөмбөг цуглуулах, тээвэрлэх

Бариул нь ер бусын хэлбэртэй байж болох ганц объектыг удирдахад тустай байдаг бол СЗХ -ны тоглоомууд ихэвчлэн олон тооны бөмбөг агуулдаг. Эдгээр тоглоомуудад ихэвчлэн шаардагдах хоёр чадвар бол бөмбөг цуглуулах, робот дотор тээвэрлэх явдал юм. Бөмбөг цуглуулах хамгийн үр дүнтэй арга нь дүрмээс хамааран жилээс жилд өөрчлөгддөг. 2012 оны Rebound Rumble тоглоомонд багууд роботоосоо хэтэрсэн хавсралтуудтай байхыг зөвшөөрсөн. Бөмбөг цуглуулах системийг буулгах нь давуу тал болно гэж олон баг шийдсэн бөгөөд үүний үр дүнд бөмбөгийг бөмбөгийг нэг оролт, эсвэл бампер дээрээ хийж, робот руу нь оруулжээ. Эдгээр роботуудын хэд хэдэн жишээг нэгээс гурав хүртэлх зурган дээр харж болно. 2009 оны Lunacy тоглоомонд багууд хүрээнийхээ периметрээс давсан манипулятор ашиглахыг зөвшөөрөөгүй. Хэрэв тэд шалан дээрээс бөмбөг цуглуулахыг хүсч байвал үүнийг хийхийн тулд роботынхоо урд талд нүх гаргах ёстой байв. Энэ нь бөмбөгийг илүү сайн онгойлгох боломжийг олгодог тул олон суурин роботуудыг бий болгосон. Эдгээр роботуудын зарим жишээг дөрөв, тав дахь зургуудаас харж болно. Бөмбөгийг робот цуглуулсны дараа тээвэрлэх хэд хэдэн арга байдаг боловч хамгийн түгээмэл нь полиуретан бүс ашиглах явдал юм. Полиуретан тууз (поликорд гэгддэг) нь тохируулгатай урттай бүс бөгөөд ихэвчлэн дамжуулагч болон бага ачаалалтай цахилгаан дамжуулахад ашиглагддаг. Дээр үзүүлсэн робот тус бүр поликордыг тодорхой хэмжээгээр ашигладаг. Эцсийн зураг дээр поликордыг илүү нарийвчлан харуулав. Фото зургийн кредит: 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

Алхам 6: Буудлага

Роботоос бөмбөгийг хүрэх боломжгүй газар хүргэх нь СЗХ -ны бас нэг нийтлэг ажил юм. Энэ нь бөмбөгийг хөөргөх шаардлагатай бөгөөд ихэвчлэн бейсболын питч машинтай төстэй мориор эсвэл дугуйтай мэргэн бууч ашигладаг. Энэ сорилтын хамгийн түгээмэл шийдэл бол бөмбөгийг ээрэх дугуйны эсрэг шахах явдал бөгөөд энэ нь түүнийг нэлээд хол зайд хөөргөхөд хангалттай хурдасгадаг. Энэхүү дизайны хоёр үндсэн хувилбар нь дан ба давхар дугуйтай мэргэн бууч юм. Ганц дугуйтай мэргэн буудагчид энгийн бөгөөд бөмбөг дээр олон тооны арын бэхэлгээ хийдэг. Бөмбөгний гарах хурд нь ойролцоогоор дугуйны гадаргуугийн ½ тэнцүү байна. Давхар дугуйтай мэргэн бууч нь механикаар илүү төвөгтэй боловч бөмбөгийг илүү хол хөдөлгөж чаддаг. Энэ нь бөмбөгний гарах хурд нь дугуйны гадаргуугийн хурдтай ойролцоо байгаатай холбоотой юм. Эхний хоёр зураг дээр буудлагын зарим жишээг харуулав. 2012 онд олон баг сурч мэдсэн шиг мэргэн буудагчийг бий болгох гол түлхүүр нь аль болох олон хувьсагчдыг сайтар хянаж байх явдал юм. Үүнд дугуйны хурдыг хянах, хөөргөх өнцөг, мэргэн бууч руу орох бөмбөгний хурд, мэргэн буучийг хооллох системтэйгээ харьцуулах чиглэл, дугуй болон бүрээсний гадаргуу руу гулсах зэрэг орно. Катапултууд буудлагын тоглоомонд хамаагүй бага тохиолддог, учир нь тэд маш хурдан галлаж чаддаггүй. Гэсэн хэдий ч тэдний гол давуу тал нь уламжлалт мэргэн буудагчдаас илүү нарийвчлалтай байж чаддаг явдал юм. Катапулт нь ихэвчлэн пневматик эсвэл булаг шандаар ажилладаг. Эцсийн зураг бол өнгөрсөн жил катапултыг пневматик ашиглан хийсэн багийн зураг юм. Фото зургийн кредит: https://www.chiefdelphi.com/media/photos/37418https://gallery.raiderrobotix.org/2012-Champions/2012ChampDSP/IMG_3448https://www.teamxbot.org/index.php? Option = com_content & view = нийтлэл & id = 47 & Itemid = 55

Алхам 7: Винч

Линчерүүд нь СЗХ -нд олон янзын хэрэглээтэй байдаг тул том хэмжээний манипуляторуудын элемент болдог. Тэдний хамгийн түгээмэл хоёр хэрэглээ бол том механизмд зориулагдсан энерги хуримтлуулах, бүхэл бүтэн роботыг өргөх явдал юм. Эрчим хүч хадгалах төхөөрөмжийг ачаалахад ихэвчлэн эргүүлэг нь зөвхөн нэг чиглэлд ажиллах зориулалттай байдаг бөгөөд энэ нь чөлөөтэй эргэх боломжийг олгодог бөгөөд ингэснээр хуримтлагдсан энергийг гадагшлуулдаг. Үүнийг хийх зориулалттай эргүүлэгчийн зургийг эхний зурагт үзүүлэв. Цахилгаан эргүүлэгчийн өөр нэг хэрэглээ бол роботыг өргөх явдал юм. Энэ тохиолдолд даалгаварт зориулагдсан тусдаа хурдны хайрцагтай байх нь ихэвчлэн хангалтгүй байдаг бөгөөд энэ нь багуудад хөтлөгчөөс хүчийг тусдаа механизм руу шилжүүлэх чадвартай цахилгаан унтраах хурдны хайрцгийг бүтээхэд хүргэдэг. Энэ бол зүгээр л эргүүлэг жолоодох арга боловч сонирхолтой механизм учраас би хоёр дахь зурган дээрх жишээг үзүүлэхээр шийдлээ. Фото зургийн кредит:

Алхам 8: Дүгнэлт

Таны харж байгаагаар роботын анхан шатны тэмцээнд ашиглаж болох олон янзын манипуляторын загвар байдаг. Сорилтуудыг шийдвэрлэхийн тулд маш олон баг ажиллаж байгаа бөгөөд тус бүр өөрийн гарал үүсэлтэй тул энэ нь мэдээж хэрэг болох нь дамжиггүй. Өмнө нь юу хийснийг мэдэж авснаар өмнөх манипуляторуудыг багийнхаа прототип болон эцсийн дизайны аль алиныг нь ашиглан үнэ цэнэтэй цагийг хэмнэх боломжтой болно. Гэсэн хэдий ч өмнөх загварууд нь таны сэтгэн бодох чадварыг хязгаарлахгүй байхыг анхаарна уу. Хэрэв сорилтыг хүлээж авбал та ашиглах хуучин загвараа нэн даруй сонговол илүү сайн шийдлийг анзаарахгүй байж магадгүй юм. Нэмж дурдахад заримдаа сорилтыг тусгайлан боловсруулсан хамгийн бүтээлч, гайхалтай шийдлүүд давамгайлдаг. Жишээлбэл, зурган дээрх манипулятор нь ашигласан жилээсээ ихэнхээс эрс ялгаатай боловч маш амжилттай болсон. Хэрэв та энэ болон миний санал болгож буй ерөнхий зөвлөмжийг санаж байвал амжилттай манипулятор бүтээх замдаа аль хэдийн орсон байх болно. Манипуляторуудын талаархи илтгэлийг олон нийтэд нээлттэй болгосон AndyMark -ийн Энди Бейкерт баярлалаа. Энэхүү гарын авлагад багтсан олон зураг үүнээс авсан болно. Фото зураг: