Das Bewegen von Objekten ist eine der Funktionen, für die Roboter entworfen und zusammengebaut werden. Diese Objekte können entweder eine Komponente/Baugruppe am Roboter oder ein externes Objekt sein. Die Objekte werden manipuliert, daher werden diese Roboterbaugruppen Manipulatoren genannt.

Ob Roboter für ein Klassenzimmerspiel oder einen Roboterwettbewerb entwickelt werden, effektive und effiziente Manipulatoren verschaffen dem Roboter einen Wettbewerbsvorteil. Die Analyse der Spielstrategie sollte der Ausgangspunkt bei der Entscheidung für einen Manipulator sein. Das bedeutet, zu fragen: "Wie wird der Roboter das Spiel spielen?". Einige zu berücksichtigende Faktoren sind die Anpassung des Erfahrungs- und Wissensstands des Monteurs an die Komplexität des Designs; und Bewerten der Zeit, die zum Zusammenbauen des Entwurfs zur Verfügung steht.

Im Spiel Tower Takeover der VEX Robotics Competition 2019-2020 könnte beispielsweise ein Pflug schnell und einfach an einem Antriebsstrang befestigt werden, der es dem Roboter ermöglicht, die Cube-Spielsteine in die Torzonen zu schieben. Die Montage eines doppelten umgekehrten 4-Stabs mit einer Rollenklaue, die es dem Roboter ermöglichen würde, Würfel aus dem höchsten mittleren Turm zu punkten und zu entzerren und mehrere Würfel in der Torzone zu stapeln, würde viel mehr Planung und Zeit für den Zusammenbau erfordern.

Einer der Vorteile des VEX V5-Systems ist, dass es viele Designs und nahezu unbegrenzte Möglichkeiten für Kreativität ermöglicht. Dies ermöglicht eine große Vielfalt unterschiedlicher Arten von Manipulatoren und höchstwahrscheinlich neue Designs, die noch zusammengebaut werden müssen. Um einen Ausgangspunkt zu bieten, hier einige Beschreibungen verschiedener Arten von Manipulatoren.

Passive Manipulatoren

Passive Manipulatoren haben keine Aktuatoren, dh es gibt keinen Motor oder Pneumatikzylinder, der direkt am Manipulator befestigt ist. Die Regeln vieler Robotikspiele beinhalten Beschränkungen der Anzahl der Motoren und/oder der Menge an pneumatischem Luftspeicher, die ein Roboter besitzen kann. Durch die Konstruktion eines passiven Manipulators können die Aktoren des Roboters für zusätzliche Funktionen verwendet werden. Passive Manipulatoren werden bewegt, indem sie an einem Antriebsstrang oder einem anderen aktiven Manipulator befestigt werden. Sie können auch gespeicherte Energie von Gummibändern oder Latexschläuchen enthalten. Passive Manipulatoren können zu den am einfachsten und am schnellsten zu montierenden Manipulatoren gehören, obwohl sie mit manuellen Freigaben und Rückstellmechanismen sehr komplex sein können.

Passiver Pflug
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Einige Beispiele für passive Manipulatoren, die zum Spielen eines Roboterspiels verwendet werden können, sind:

  • Pflüge sind normalerweise am Antriebsstrang befestigt und haben normalerweise die Funktion, Spielsteine herumzuschieben und/oder den Roboter am Fahren zu hindern auf Spielfiguren und unbeweglich werden.
  • Gabeln und Schaufeln (Arten von passiven Klauen) werden normalerweise an einem Arm befestigt und sind normalerweise so konzipiert, dass sie unter Spielsteine gleiten um sie abzuholen.
  • Schilde sollen Spielsteine vom Roboter fernhalten.
  • Spielsteinrutschen sind so konzipiert, dass Spielsteine aus der Rutsche in die Tor- oder Wertungszone rutschen können.
  • Expansionszonen ermöglichen es dem Roboter, nach Beginn eines Spiels über seine Startposition hinaus zu expandieren.

Weitere Informationen zu diesem Thema finden Sie unter: So entscheiden Sie sich für einen passiven Manipulator.

Aktive Manipulatoren zum Heben von Gegenständen

Aktive Manipulatoren bewegen sich, indem sie einen Aktivator wie ein pneumatisches Zylindersystem oder einen Motor haben. Motoren können den aktiven Manipulator direkt antreiben. Motoren können auch Manipulatoren bewegen, wenn sie in Kombination mit einem Getriebezug, einem Ketten- und Kettenradsystem, einem Linearbewegungssatz, einem Drehtischlager oder anderen in der Bewegungsproduktlinie erhältlichen Teilen zusammengebaut werden. Typischerweise nehmen aktive Manipulatoren mehr Zeit und Planung in Anspruch als passive Manipulationen.

Einige Beispiele für aktive Manipulatoren, die zum Heben und Platzieren von Objekten in einem Roboterspiel verwendet werden können, sind:

  • Waffen werden normalerweise an einem Turm am Roboterchassis befestigt und dienen dazu, einen anderen Manipulator am Ende des Arms anzuheben oder den Roboter vom Boden zu heben.
  • Klauen werden normalerweise an einem Ende eines Arms befestigt und werden zum Greifen eines Gegenstands verwendet.
  • Tore und Körbe/Sammler sind für mehrere Spielsteine ausgelegt.
  • Steigerungen werden zusammengebaut, um andere Manipulatoren vertikal anzuheben oder den Roboter vom Boden zu heben.
V5 Clawbot 4-Bar-Arm V5 Clawbot Claw
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Aktive Manipulatoren zum Werfen eines Objekts

Einige Robotikspiele haben ein Spielelement, bei dem es einen Wettbewerbsvorteil gibt, Spielobjekte zu werfen. Diese Manipulatoren werden typischerweise direkt am Roboterchassis befestigt. Sie werden in der Regel über einen Motor, einen Motor mit Getriebe/Kettenrad-System oder ein Pneumatik-Zylinder-System aktiviert. Aktive Wurfmanipulatoren werden oft mit Sensoren kombiniert, um den Wurf zu kontrollieren. Auch der Aufbau erfordert viel Planungs- und Zeitaufwand.

Diese Manipulatoren bestehen normalerweise aus einem Aufnahme- und Transfersystem und einem Wurfsystem wie:

  • Rolleneinzüge und Förderbänder bewegen Spielsteine vom Spielfeld in den Roboter und normalerweise in das Wurfsystem.
  • Schwungräder werfen Spielsteine, indem die Spielsteine mit einem sich drehenden Rad in Kontakt kommen.
  • Schleudern sind so konzipiert, dass sie Gummibänder oder Latexschläuche verwenden, um die Spielfigur zu schleudern.
  • Katapulte werfen Spielsteine mit einem Hebelarm.

Weitere Informationen zu diesem Thema finden Sie unter: So entscheiden Sie sich für einen aktiven Manipulator zum Werfen eines Objekts.

Auswahl des Manipulators

Jedes Spiel hat seine eigenen einzigartigen Anforderungen an Manipulatoren. Es gibt kein richtiges Design für ein bestimmtes Spiel, obwohl es Manipulatoren gibt, die wettbewerbsfähiger sind. Die wettbewerbsfähigsten Manipulatoren sind in der Regel diejenigen, die effektiv, schnell und konsistent arbeiten.

Hinweis: sowohl das Klauenset und das Claw Kit v2 sind erhältlich unter vexrobotics.com.

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