Εισαγωγή στους χειριστές: 8 βήματα (με εικόνες)

2024 Συγγραφέας: John Day | [email protected]. Τελευταία τροποποίηση: 2024-01-30 08:34

Η δημιουργία του κατάλληλου χειριστή για μια πρόκληση είναι ένα από τα πιο δύσκολα μέρη του FIRST Robotics Competition (FRC). Στα τέσσερα χρόνια μου ως μαθητής, ήταν πάντα το μεγαλύτερο αποτυχημένο σημείο της ομάδας μου. Αν και η πρόκληση παιχνιδιού στο FRC αλλάζει από χρόνο σε χρόνο, υπάρχουν συχνά εργασίες που είναι παρόμοιες με αυτές των προηγούμενων ετών. Για παράδειγμα, το παιχνίδι του 2012, Rebound Rumble, είχε σαφή στοιχεία του παιχνιδιού του 2001, Diabolical Dynamics και του παιχνιδιού του 2006, Aim High. Για το λόγο αυτό, είναι ευεργετικό να εξοικειωθείτε με βασικά σχέδια χειριστή που χρησιμοποιήθηκαν σε προηγούμενα παιχνίδια. Αυτό το σεμινάριο θα παρέχει μια επισκόπηση των χειριστών που χρησιμοποιούνται συνήθως στον FIRST Robotics Competition (FRC). Κάθε βήμα θα συζητήσει έναν γενικό τύπο χειριστή και θα δώσει παραδείγματα υλοποιήσεων του χειριστή. Αυτό το σεμινάριο πραγματοποιήθηκε μέσω του προγράμματος Autodesk FIRST High School Intern. Προαπαιτούμενα: Μια προθυμία να μάθετε Photo Credit:

Βήμα 1: Γενικές οδηγίες

Πριν μπω στα παξιμάδια και τα μπουλόνια διαφορετικών χειριστών, ήθελα να παράσχω μερικές γενικές οδηγίες που θα σας βοηθήσουν να επιλέξετε και να σχεδιάσετε έναν χειριστή. Πρώτον, αφήστε τη στρατηγική να οδηγήσει τον σχεδιασμό του χειριστή σας και όχι το αντίστροφο. Αυτό σημαίνει ότι ο χειριστής σας θα πρέπει να επιτύχει τις απαιτήσεις σχεδιασμού που αποφάσισε η ομάδα σας για τη διαμόρφωση μιας στρατηγικής, αντί να διαμορφώσει μια στρατηγική βασισμένη στον χειριστή που συναντάτε μαζί. Δεύτερον, σχεδιάστε μέσα στα όρια των ομάδων σας. Εάν γνωρίζετε ότι απλά δεν έχετε τους πόρους για να δημιουργήσετε τον εξαιρετικά περίπλοκο χειριστή που πιστεύετε ότι θα κυριαρχήσει σε κάθε πτυχή του παιχνιδιού, μην το κάνετε! Προχωρήστε στο πιο απλό που μπορείτε να φτιάξετε και θα εκπληρώσει έναν ρόλο πολύ καλά. Ωστόσο, μην φοβάστε επίσης να πιέσετε την ομάδα σας να ξεπεράσει τα όριά σας. Για παράδειγμα, η ομάδα μου πίεσε τον εαυτό μας να δημιουργήσει ένα πρακτικό bot αυτό το περασμένο έτος και κατέληξε να είναι πραγματικά επωφελές. Τρίτον, να έχετε πάντα ενεργό έλεγχο του παιχνιδιού. Για παράδειγμα, εάν μια μπάλα πρέπει να μεταφερθεί μέσω του ρομπότ σας, κάντε το με μεταφορέα και όχι με ράμπα. Εάν δεν ελέγχετε ενεργά το κομμάτι του παιχνιδιού, αναπόφευκτα θα μπλοκάρει ή θα πέσει από τον χειριστή σας. Τέλος, η δημιουργία πρωτοτύπων και η επαναληπτική ανάπτυξη είναι το κλειδί για τη δημιουργία ενός επιτυχημένου χειριστή. Ξεκινήστε με ένα πρωτότυπο και στη συνέχεια βελτιώστε το συνεχώς μέχρι να είστε έτοιμοι να δημιουργήσετε μια τελική έκδοση. Ακόμα και τότε, αναζητήστε βελτιώσεις που θα το κάνουν καλύτερο. Φωτογραφική πίστωση:

Βήμα 2: Όπλα

Τα όπλα είναι ένας από τους πιο συνηθισμένους χειριστές που χρησιμοποιούνται στο FRC. Γενικά, χρησιμοποιούνται σε συνδυασμό με ένα τελικό εφέ για τον έλεγχο του παιχνιδιού. Οι δύο συνηθισμένοι τύποι είναι μονόκλινοι και πολλαπλών αρθρώσεων. Ενώ οι βραχίονες πολλαπλών αρθρώσεων είναι σε θέση να φτάσουν μακρύτερα και μπορούν να έχουν περισσότερο έλεγχο του προσανατολισμού του τελικού τελεστή, είναι επίσης πολύ πιο περίπλοκοι. Από την άλλη πλευρά, οι μονόπλευροι βραχίονες έχουν το πλεονέκτημα της απλότητας. Ένα κοινό σχέδιο που χρησιμοποιείται για τα όπλα είναι ένας σύνδεσμος 4 ράβδων ή παράλληλος. Ένας τέτοιος δεσμός φαίνεται στην τρίτη εικόνα. Το κύριο χαρακτηριστικό αυτού του σχεδιασμού είναι ότι το τελικό εφέ κρατείται σε σταθερό προσανατολισμό. Συμβουλές για το σχεδιασμό του βραχίονα:

• Δώστε προσοχή στο βάρος - μπορεί να προκαλέσει αργό βραχίονα ή ακόμη και να αποτύχει
• Χρησιμοποιήστε ελαφριά υλικά όπως κυκλικούς ή ορθογώνιους σωλήνες και λαμαρίνες
• Χρησιμοποιήστε αισθητήρες όπως οριακούς διακόπτες και ποτενσιόμετρα για να απλοποιήσετε τον έλεγχο του βραχίονα
• Αντισταθμίστε τον βραχίονα με ελατήρια, αμορτισέρ ή βάρος για να σταθεροποιηθεί και να μειωθεί το φορτίο στους κινητήρες

Συντελεστές φωτογραφίας: 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

Βήμα 3: Ανελκυστήρες

Όπως και οι βραχίονες, οι ανελκυστήρες χρησιμοποιούνται με τελικό εφέ για τον έλεγχο του παιχνιδιού. Συνήθως ανυψώνονται με καλώδιο περιέλιξης σε τύμπανο. Αν και είναι απαραίτητο μόνο να τραβήξετε τον ανελκυστήρα προς τα πάνω, είναι συνετό να συμπεριλάβετε ένα καλώδιο επιστροφής που μπορεί να τραβήξει τον ανελκυστήρα προς τα κάτω για να αποτρέψει το μπλοκάρισμα. Υπάρχουν δύο κύριες μορφές δρομολόγησης του καλωδίου έτσι ώστε να ανεβάζει τον ανελκυστήρα: συνεχή αρματωσιά και διαδοχικές αρματωσιές. Οι ανελκυστήρες με συνεχή αρματωσιά (φαίνεται στη δεύτερη εικόνα) διαθέτουν ένα συνεχές καλώδιο από το βαρούλκο μέχρι το τελευταίο του στάδιο. Καθώς το καλώδιο σύρεται προς τα μέσα, το Στάδιο 3 είναι το πρώτο που ανεβαίνει προς τα πάνω και το τελευταίο που κατεβαίνει προς τα κάτω όταν απελευθερώνεται το καλώδιο. Δύο πλεονεκτήματα αυτού του σχεδιασμού είναι ότι το καλώδιο ανεβαίνει με την ίδια ταχύτητα που κατεβαίνει, πράγμα που σημαίνει ότι ένα καλώδιο επιστροφής μπορεί να τοποθετηθεί στο ίδιο τύμπανο και ότι η τάση στο καλώδιο είναι χαμηλή. Το κύριο μειονέκτημά του είναι ότι τα μεσαία του τμήματα είναι πιο ευαίσθητα στο μπλοκάρισμα. Ανελκυστήρες με κατακόρυφη αρματωσιά (φαίνεται στην τρίτη εικόνα) διαθέτουν μεμονωμένα καλώδια που συνδέουν κάθε στάδιο του ανελκυστήρα. Αυτό έχει ως αποτέλεσμα όλα τα στάδια να ανεβαίνουν ταυτόχρονα καθώς το καλώδιο εισέρχεται. Ωστόσο, κάθε καλώδιο επιστροφής πρέπει να έχει διαφορετική ταχύτητα από το κύριο βαρούλκο, το οποίο μπορεί να χειριστεί χρησιμοποιώντας τύμπανα διαφορετικής διαμέτρου. Ενώ τα μεσαία τμήματα ενός ανελκυστήρα διαδοχικά είναι λιγότερο επιρρεπή σε εμπλοκή, η τάση στα καλώδια της κατώτερης βαθμίδας είναι πολύ μεγαλύτερη από ό, τι σε έναν ανελκυστήρα με συνεχή αρματωσιά. Αν και τα ασανσέρ και τα χέρια είναι παρόμοια, υπάρχουν μερικές σημαντικές διακρίσεις. Οι ανελκυστήρες τείνουν να είναι πιο περίπλοκοι και βαρύτεροι από τους βραχίονες με μονή άρθρωση. Επιπλέον, οι ανελκυστήρες συνήθως κινούνται κάθετα και δεν μπορούν να φτάσουν έξω από την περίμετρο του ρομπότ. Ωστόσο, δεν αλλάζουν το κέντρο βάρους του ρομπότ καθώς κινούνται και η θέση τους μπορεί να ελεγχθεί με τη σωστή χρήση αισθητήρων και προγραμματισμού. Ουσιαστικά, το καθένα έχει τα δικά του πλεονεκτήματα και μειονεκτήματα, αφήνοντας την απόφαση για το ποια θα χρησιμοποιήσει μέχρι τις ομάδες. Μια άλλη επιλογή είναι να συνδυάσετε αυτές τις δύο επιλογές τοποθετώντας ένα βραχίονα στο τελευταίο στάδιο ενός ανελκυστήρα, ένα παράδειγμα του οποίου φαίνεται στην τέταρτη εικόνα. Συντελεστές φωτογραφίας:

Βήμα 4: Λαβές

Υπάρχουν περίπου τόσα διαφορετικά είδη λαβών που βρέθηκαν στο FRC όσες και οι ομάδες. Τα νύχια χρησιμοποιούνται για τον άμεσο έλεγχο και τον χειρισμό του παιχνιδιού. Είναι χρήσιμα σε χρόνια όπου υπάρχουν λίγα παιχνίδια, μόνο ένα από τα οποία μπορεί να ελεγχθεί κάθε φορά. Τα δύο κύρια στυλ είναι τα παθητικά νύχια και τα νύχια κυλίνδρων. Τα παθητικά νύχια βασίζονται στα σωστά τοποθετημένα δάχτυλά τους για να πιάσουν το κομμάτι του παιχνιδιού, ενώ τα νύχια κυλίνδρων χρησιμοποιούν τροχούς ή κυλίνδρους για να το τραβήξουν ενεργά. Η παρακάτω λίστα διαφορετικών λαβών αντιστοιχεί στις παραπάνω εικόνες:

• Πνευματική λαβή δύο δακτύλων
• Γραμμική πνευματική λαβή δύο δακτύλων
• Γραμμική πνευματική λαβή τριών δακτύλων
• Μηχανοκίνητη λαβή
• Πνευματική λαβή
• Βασικό νύχι κυλίνδρου
• Αρθρωτό νύχι κυλίνδρου

Τέλος, αρκετές συμβουλές για το σχεδιασμό πιασίματος:

• Βεβαιωθείτε ότι η λαβή σας ασκεί αρκετή δύναμη για να κολλήσει στο κομμάτι του παιχνιδιού
• Βάλτε τη λαβή να πιάσει και να αφήσει τα αντικείμενα γρήγορα
• Διευκολύνετε τον έλεγχο χρησιμοποιώντας αισθητήρες για αυτοματοποίηση βασικών λειτουργιών

Συντελεστές φωτογραφίας:

Βήμα 5: Συλλογή και μεταφορά σφαιρών

Ενώ τα πιασίματα είναι χρήσιμα για το χειρισμό μεμονωμένων αντικειμένων που μπορεί να έχουν ασυνήθιστο σχήμα, πολλές φορές τα παιχνίδια FRC περιλαμβάνουν μια δέσμη μπάλες. Δύο δυνατότητες που απαιτούνται συνήθως σε αυτά τα παιχνίδια είναι η συλλογή μπάλων και η μεταφορά τους μέσα σε ένα ρομπότ. Η πιο αποτελεσματική μέθοδος συλλογής σφαιρών αλλάζει από χρόνο σε χρόνο ανάλογα με τους κανόνες. Στο παιχνίδι του 2012, Rebound Rumble, οι ομάδες είχαν τη δυνατότητα να έχουν προσαρτήματα που επεκτείνονταν πέρα από το ρομπότ τους. Πολλές ομάδες αποφάσισαν ότι η ύπαρξη συστημάτων συλλογής σφαιρών θα ήταν πλεονεκτική, με αποτέλεσμα προσαρτήματα που χρησιμοποιούσαν κυλίνδρους για να διοχετεύουν τις μπάλες σε μία μόνο είσοδο ή πάνω από τους προφυλακτήρες τους και στο ρομπότ τους. Αρκετά παραδείγματα αυτών των ρομπότ φαίνονται στις εικόνες μία έως τρεις. Στο παιχνίδι του 2009, Lunacy, οι ομάδες δεν επιτρεπόταν να έχουν χειριστές που επεκτείνονταν πέρα από την περίμετρο του πλαισίου τους. Εάν ήθελαν να μαζέψουν μπάλες από το πάτωμα, έπρεπε να έχουν ένα άνοιγμα στο μπροστινό μέρος του ρομπότ τους για να το κάνουν. Αυτό οδήγησε επίσης σε πολλά ρομπότ ευρείας βάσης επειδή επιτρέπει ένα μεγαλύτερο άνοιγμα για να μπουν μπάλες. Μερικά παραδείγματα αυτών των ρομπότ φαίνονται στις εικόνες τέσσερις και πέντε. Υπάρχουν αρκετοί πιθανοί τρόποι μεταφοράς σφαιρών μόλις συλλεχθούν από ένα ρομπότ, αλλά ο πιο συνηθισμένος είναι η χρήση ζωνών πολυουρεθάνης. Οι ιμάντες πολυουρεθάνης (επίσης γνωστοί ως polycord) είναι ιμάντες ρυθμιζόμενου μήκους και χρησιμοποιούνται συνήθως για μεταφορείς και μετάδοση ισχύος χαμηλού φορτίου. Κάθε ένα από τα ρομπότ που απεικονίζονται παραπάνω χρησιμοποιεί πολυκορδί σε κάποιο βαθμό. Η τελική εικόνα δείχνει το πολυκορδί με περισσότερες λεπτομέρειες. Συντελεστές φωτογραφίας: 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

Βήμα 6: Σκοποβολή

Η μεταφορά μιας μπάλας από ένα ρομπότ σε μια κατά τα άλλα απρόσιτη τοποθεσία είναι μια άλλη κοινή εργασία στο FRC. Αυτό απαιτεί εκτόξευση της μπάλας, συνήθως χρησιμοποιώντας καταπέλτη ή τροχοφόρο σουτέρ παρόμοιο με ένα μηχάνημα μπέιζμπολ. Η πιο συνηθισμένη λύση σε αυτήν την πρόκληση είναι να συμπιέσετε τη μπάλα πάνω σε έναν περιστρεφόμενο τροχό, γεγονός που την επιταχύνει αρκετά για να την εκτοξεύσει σε σημαντική απόσταση. Οι δύο κύριες παραλλαγές αυτού του σχεδιασμού είναι οι σκοπευτές μονής και διπλής τροχού. Οι μονότροχοι σκοπευτές είναι απλοί και τείνουν να βάζουν πολλές πλάτες στην μπάλα. Η ταχύτητα εξόδου της μπάλας είναι περίπου ίση με το ½ της ταχύτητας επιφανείας του τροχού. Οι δίτροχοι σκοπευτές είναι πιο περίπλοκοι μηχανικά, αλλά μπορούν να προωθήσουν την μπάλα πιο μακριά. Αυτό συμβαίνει επειδή η ταχύτητα εξόδου της μπάλας είναι περίπου ίση με την ταχύτητα της επιφάνειας του τροχού. Οι δύο πρώτες εικόνες δείχνουν μερικά παραδείγματα σκοπευτών. Όπως έμαθαν πολλές ομάδες το 2012, το κλειδί για τη δημιουργία ενός ακριβούς σκοπευτή είναι ο αυστηρός έλεγχος όσο το δυνατόν περισσότερων από τις μεταβλητές που εμπλέκονται. Αυτές περιλαμβάνουν τον έλεγχο της ταχύτητας του τροχού, τη γωνία εκτόξευσης, την ταχύτητα εισόδου των μπάλων στο σκοπευτή, τον προσανατολισμό του σκοπευτή σε σχέση με το σύστημα τροφοδοσίας του και την ολίσθηση της μπάλας στον τροχό και την επιφάνεια της κουκούλας. Οι καταπέλτες είναι πολύ λιγότερο συχνές στα παιχνίδια σκοποβολής επειδή δεν είναι σε θέση να πυροβολήσουν πολύ γρήγορα. Ωστόσο, το κύριο πλεονέκτημά τους είναι ότι μπορούν να είναι πιο ακριβείς από τους παραδοσιακούς σκοπευτές. Οι καταπέλτες συνήθως τροφοδοτούνται από πνευματικά ή ελατήρια. Η τελική εικόνα είναι μιας ομάδας που χρησιμοποίησε πνευματικά για να τροφοδοτήσει έναν καταπέλτη το περασμένο έτος. Συντελεστές φωτογραφίας: https://www.chiefdelphi.com/media/photos/37418https://gallery.raiderrobotix.org/2012-Champactionss/2012ChampDSP/IMG_3448https://www.teamxbot.org/index.php? Option = com_content & view = com_content & view = άρθρο & id = 47 & Itemid = 55

Βήμα 7: Βαρούλκα

Τα βαρούλκα έχουν πολλαπλές πιθανές χρήσεις στο FRC και ως εκ τούτου βρίσκονται ως στοιχεία μεγαλύτερων χειριστών. Δύο από τις πιο συνηθισμένες χρήσεις τους είναι η αποθήκευση ενέργειας για μεγαλύτερο μηχανισμό και η ανύψωση ενός ολόκληρου ρομπότ. Όταν χρησιμοποιούνται για τη φόρτωση μιας συσκευής αποθήκευσης ενέργειας, τα βαρούλκα είναι συνήθως σχεδιασμένα να λειτουργούν μόνο προς μία κατεύθυνση, με απελευθέρωση που του επιτρέπει να περιστρέφεται ελεύθερα, απελευθερώνοντας έτσι την αποθηκευμένη ενέργεια. Μια εικόνα ενός βαρούλκου που έχει σχεδιαστεί για να το κάνει αυτό φαίνεται στην πρώτη εικόνα. Μια άλλη χρήση για ένα βαρούλκο είναι να σηκώσει ένα ρομπότ. Σε αυτή την περίπτωση, συνήθως δεν αρκεί να υπάρχει ένα ξεχωριστό κιβώτιο ταχυτήτων αποκλειστικά για την εργασία, προκαλώντας στις ομάδες να κατασκευάσουν ένα κιβώτιο ταχυτήτων ισχύος, το οποίο μπορεί να εκτρέψει την ισχύ από το σύστημα μετάδοσης κίνησης σε ξεχωριστό μηχανισμό. Αν και είναι απλώς ένας τρόπος οδήγησης ενός βαρούλκου, αποφάσισα να δείξω ένα παράδειγμα στη δεύτερη εικόνα επειδή είναι ένας ενδιαφέρων μηχανισμός. Συντελεστές φωτογραφίας:

Βήμα 8: Συμπέρασμα

Όπως έχετε αρχίσει να βλέπετε, υπάρχουν πολλά διαφορετικά σχέδια χειριστή που μπορούν να χρησιμοποιηθούν στον ΠΡΩΤΟ Διαγωνισμό Ρομποτικής. Με τόσες πολλές ομάδες να εργάζονται για την επίλυση των προκλήσεων, η καθεμία με το δικό της υπόβαθρο, αυτό είναι βέβαιο ότι θα συμβεί. Η επίγνωση του τι έχει γίνει στο παρελθόν μπορεί να σας εξοικονομήσει πολύτιμο χρόνο χρησιμοποιώντας προηγούμενους χειριστές ως βασικές γραμμές τόσο για τα πρωτότυπα όσο και για τα τελικά σχέδια της ομάδας σας. Ωστόσο, προσέξτε επίσης να μην αφήσετε τα προηγούμενα σχέδια να περιορίσουν τη σκέψη σας. Αν λάβετε την πρόκληση, επιλέξετε αμέσως ένα παλιό σχέδιο για χρήση, ίσως παραβλέπετε μια καλύτερη λύση. Επιπλέον, μερικές φορές επικρατούν οι πιο δημιουργικές, περίεργες λύσεις που είναι ειδικά προσαρμοσμένες σε μια πρόκληση. Για παράδειγμα, ο χειριστής που απεικονίζεται ήταν πολύ διαφορετικός από τους περισσότερους από το έτος που χρησιμοποιήθηκε, αλλά ήταν πολύ επιτυχημένος. Εάν το θυμάστε αυτό και τις γενικές συμβουλές που πρότεινα στην αρχή, θα είστε ήδη σε καλό δρόμο για τη δημιουργία ενός επιτυχημένου χειριστή. Ευχαριστώ τον Andy Baker του AndyMark που έκανε δημόσια διαθέσιμη την παρουσίασή του σχετικά με τους χειριστές. Πολλές από τις εικόνες σε αυτό το σεμινάριο προέρχονται από αυτό. Φωτογραφική πίστωση: