機械人大賽/第二十二屆/追求卓越
出自Robuddy
更多語言
更多操作
追求卓越是第二十二屆校機械人大賽的十六強隊伍之一。該隊伍在本屆校機械人大賽中獲得冠軍。
綜述與機構拆解
「機械結構的設計應該面向賽題，由題目出發，去思考什麼樣的機構可以完成賽題所要求的任務。」
筆者在此假定讀者對第二十二屆校機械人大賽的比賽規則已有了解。
根據本屆賽題的要求，我們可以得到一些必要的機構。下表中列出了分析後得到的必要機構和它們要完成的任務。
為使前後文連貫而避免重複，下表一併列出機構在本隊機械人上的實現手段。
| 機構類型/名稱 | 要完成的任務 | R1實現 | R2實現 |
|---|---|---|---|
| 運動機構 | 賽場上機械人的運動 | 麥克納姆輪底盤 | |
| 收集機構 | 網球的拾取與收集 | 夾爪 | |
| 發射機構 | 發射網球以易幟 | 氣缸+電磁閥 | 絲杆滑台+摩擦輪 |
| 攻城機構 | 撞擊標靶 | 紙殼 | 無 |
| 控制模塊 | 操控機械人 | - | - |
| 電路 | 供電與信號傳輸 | - | - |
機械結構實現
一、麥輪底盤機構
麥輪底盤是很經典的底盤結構。兩輛車都採取了環氧板底盤+四麥克納姆輪作為底盤及運動機構。
- 環氧板
- R1使用
500*500*4(mm)的環氧板； - R2使用
500*500*3(mm)的環氧板； - CAM軟件為
Autodesk ArtCAM 2017，進行刀具選擇及路徑計算，數控機床雕刻。
- 底盤驅動電機
- 初賽使用了
賽委會推薦的JGA25-370直流减速电机，但實際使用下來發現其扭矩較小，底盤的運動效果不及預期，會出現如速度緩慢、轉向困難等問題。 - 決賽備賽時換用了
超級攢勁的32GP-31ZY直流减速电机，提供更大的扭矩和功率支持，這也讓我們的機械人速度更快，更易操控。 - 隨電機扭矩和功率一起變大的還有電機的能耗，也會產生其他問題——電機的參數並非越強越好。更保險的方法仍為通過數理計算進行電機選型。
- 麥克納姆輪
- 麥輪的特點在於利用輪上斜向的小輪使摩擦力方向也為。
- 將此摩擦力分解到小車運動的徑向和法向，並將四個輪子的摩擦力進行合成，即可得到各種運動結果
- 雖然會損失掉的摩擦動力，但其優勢在於電控簡單以及運動靈活。
筆者有想法在本Wiki上寫一篇關於麥輪運動學解算的頁面，現將此內容暫按下不表。(WIP)
二、夾爪
機械爪極好的抓球穩定性也是很重要的一環。夾爪整體結構較簡單，但是其很出色地實現了應有的功能，且控制簡單，效率較高。
機械爪要實現兩個功能：
- 開合：使其能夠抓住球；
- 上下移動：使其能夠將球運送到存儲區或裝填到發射機構內。
- 開合
- 爪子的開合只涉及兩個位置間的往復運動，於是使用控制簡單的
MG90S舵机控制爪子開合； - 爪子主體均採用打印件製作，便於設計形狀。
- 上下移動
- 機械臂末端通過角碼連接一個低轉速
(27RPM)的370电机，其帶動機械臂整體旋轉，從而使爪子可以在合適角度內上下運動。
"賽場上收集機構的想法多種多樣，但效率和穩定性不一定好；如何將簡單的結構做得既可靠又高效，也是機械設計很重要的課題。"
三、氣缸發射機構(R1)
WIP
四、摩擦輪發射機構(R2)
WIP
五、攻城機構(R1)
我們攻城機構的思路和結構都很簡單：直接觸碰使標靶掉落。
- 大車R1的限高為
550mm，高於標靶的高度(約450mm)。 - 直接在大車後部豎一塊紙板，讓紙板觸碰標靶從而使其掉落。
- 小車因限高要求，不做攻城機構。
- 相比環氧板等材料，紙板硬度低，材料易得易加工，破損易更換。
電控部分實現
一、電源與供電
本隊的電源全部使用賽委會推薦的可充電鋰電池，分為12V與24V。我們沒有使用分電板以及航模電池，故一台車上需要搭載較多電池。
| 器件 | R1 | R2 |
|---|---|---|
| Mega 2560 開發板 | 12V*1 | 12V*1 |
| 擴展板 （底盤電機*4+PS2模塊+舵機) |
12V*1 | 12V*1 |
| 機械臂電機*1 | 12V*1 | 12V*1 |
| 絲杆滑台電機*1 | - | |
| 電磁閥 | 24V*1 | - |
| 摩擦輪電機*2 | - | 12V*1 |
二、控制
💡 提示：
- 本隊的電控代碼已由筆者本人開源到
Github平台，跳轉至Github倉庫以查看。 - 倉庫內
README包含使用說明簡要功能實現介紹，可供參考。
WIP
系統組成
R1
追求卓越 · 大車
R2
追求卓越 · 小車
成員介紹
👤
馮旭博
隊長 · R2結構
👤
李鴻睿
R1結構
👤
賈羽希
R2結構
👤
文振宇
R1結構
👤
舒皓陽
電控組
👤
閆西貝
電控組
👤
郭靜萱
電控組
寫在最後
WIP