Auswahl eines V5-Manipulators – VEX-Bibliothek

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

Unabhängig davon, ob Roboter für ein Klassenspiel oder einen Robotikwettbewerb entwickelt werden, verschaffen effektive und effiziente Manipulatoren 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 Wissensniveaus des Monteurs an die Komplexität des Entwurfs. und Beurteilung der Zeit, die für die Zusammenstellung des Entwurfs zur Verfügung steht.

Beispielsweise könnte im VEX Robotics Competition 2019-2020-Spiel „Tower Takeover“ ein Pflug schnell und einfach an einem Antriebsstrang befestigt werden, der es dem Roboter ermöglicht, die Würfelspielsteine in die Zielzonen zu schieben. Der Zusammenbau einer doppelten umgekehrten 4-Stange mit einer Rollenklaue, die es dem Roboter ermöglichen würde, Würfel aus dem höchsten Mittelturm zu punkten und zu entfernen und mehrere Würfel in der Zielzone zu stapeln, würde hingegen viel mehr Planung und Zeit für den Zusammenbau erfordern.

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

Passive Manipulatoren

Passive Manipulatoren haben keine Aktuatoren, das heißt, es gibt keinen Motor oder Pneumatikzylinder, der direkt am Manipulator angebracht ist. Zu den Regeln vieler Robotikspiele gehören Beschränkungen hinsichtlich der Anzahl der Motoren und/oder der Menge an pneumatischem Luftspeicher, über die ein Roboter verfügen kann. Durch die Entwicklung eines passiven Manipulators können die Aktoren des Roboters für zusätzliche Funktionen genutzt werden. Passive Manipulatoren werden bewegt, indem sie an einen Antriebsstrang oder einen anderen aktiven Manipulator angeschlossen werden. Sie können auch gespeicherte Energie aus Gummibändern oder Latexschläuchen enthalten. Passive Manipulatoren können zu den am einfachsten und am schnellsten zu montierenden Manipulatorentypen gehören, obwohl sie mit manuellen Freigabe- und Rückstellmechanismen sehr komplex sein können.

Passiver Pflug

Einige Beispiele für passive Manipulatoren, die zum Spielen eines Robotikspiels verwendet werden können, sind:

Pflüge sind normalerweise am Antriebsstrang befestigt und haben typischerweise die Funktion, Spielsteine herumzuschieben und/oder zu verhindern, dass der Roboter an Spielsteinen hochfährt und unbeweglich wird.
Gabeln und Schaufeln (Arten passiver Klauen) werden normalerweise an einem Arm befestigt und sind normalerweise so konzipiert, dass sie unter Spielsteine geschoben werden, um sie aufzunehmen.
Schilde sollen Spielsteine vom Roboter fernhalten.
Spielfigurenrutschen sind so konzipiert, dass Spielfiguren aus der Rutsche in die Tor- oder Wertungszone rutschen können.
Erweiterungszonen ermöglichen es dem Roboter, sich nach Beginn eines Spiels über seine Ausgangsposition hinaus auszudehnen.

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 über einen Aktivator wie ein pneumatisches Zylindersystem oder einen Motor verfügen. Motoren können den aktiven Manipulator direkt antreiben. Motoren können auch Manipulatoren bewegen, wenn sie in Kombination mit einem Getriebe, einem Ketten- und Kettenradsystem, einem Linearbewegungssatz, einem Drehtischlager oder anderen in der Motion-Produktlinie verfügbaren Teilen montiert werden. Typischerweise erfordert der Aufbau aktiver Manipulatoren mehr Zeit und Planung als passive Manipulationen.

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

Arme werden normalerweise an einem Turm am Roboterchassis befestigt und dienen dazu, einen weiteren Manipulator am Ende des Arms anzuheben oder den Roboter vom Boden abzuheben.
Krallen werden normalerweise am Ende eines Arms befestigt und dienen zum Greifen eines Gegenstands.
Tore und Korb/Sammler sind für die Aufnahme mehrerer Spielfiguren konzipiert.
Aufzüge werden zusammengebaut, um andere Manipulatoren vertikal anzuheben oder den Roboter vom Boden abzuheben.

V5 Clawbot 4-Bar-Arm	V5 Clawbot Claw

Aktive Manipulatoren zum Werfen eines Objekts

Einige Robotikspiele enthalten ein Spielelement, bei dem das Werfen von Spielobjekten einen Wettbewerbsvorteil bietet. Diese Manipulatoren werden typischerweise direkt am Roboterchassis befestigt. Sie werden normalerweise über einen Motor, einen Motor mit Zahnrad-/Kettenradsystem oder ein pneumatisches Zylindersystem aktiviert. Aktive Wurfmanipulatoren werden häufig mit Sensoren gekoppelt, um die Kontrolle des Wurfs zu unterstützen. Außerdem erfordern sie einen hohen Planungs- und Zeitaufwand für die Montage.

Diese Manipulatoren bestehen in der Regel aus einem Aufnahme- und Transfersystem und einem Wurfsystem wie:

Rolleneinlässe und Förderbänder bewegen Spielsteine vom Spielfeld in den Roboter und in der Regel in die Wurfanlage.
Schwungräder Wirf Spielsteine, indem du sie mit einem sich drehenden Rad in Kontakt bringst.
Slingshots sind so konzipiert, dass sie Gummibänder oder Latexschläuche verwenden, um die Spielfigur zu schleudern.
Katapulte Spielsteine mit einem Hebelarm werfen.

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 korrektes 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 Klauen-Kit als auch das Klauen-Kit v2 sind unter vexrobotics.comerhältlich.