Esineiden liikkuminen on yksi niistä toiminnoista, joita robotit on suunniteltu ja koottu suorittamaan. Nämä esineet voivat olla joko robotin komponentteja/kokoonpanoja tai ulkoisia esineitä. Esineitä manipuloidaan, joten näitä robottikokoonpanoja kutsutaan manipulaattoreiksi.
Olipa kyseessä robottien luominen luokkapeliä tai robotiikkakilpailua varten, tehokkaat ja tehokkaat manipulaattorit antavat robotille kilpailuedun. Pelistrategia-analyysin tulisi olla lähtökohta manipulaattorista päätettäessä. Tämä tarkoittaa kysymistä: "Kuinka robotti aikoo pelata peliä?". Joitakin huomioitavia tekijöitä ovat kokoajan kokemuksen ja tietämyksen tason sovittaminen suunnittelun monimutkaisuuteen; ja arvioida suunnitelman kokoamiseen käytettävissä oleva aika.
Esimerkiksi VEX Robotics Competition 2019-2020 -pelissä Tower Takeover auran voitiin liittää nopeasti ja helposti voimansiirtoon, jonka avulla robotti voi työntää Cube-pelinappulat maalialueille. Kun taas kaksinkertaisen käänteisen 4-tangon kokoaminen rullakynnellä, jonka avulla robotti voisi tehdä ja poistaa kuutioita korkeimmasta keskitornista ja pinota useita kuutioita maalialueelle, vaatisi paljon enemmän suunnittelua ja aikaa kokoamiseen.
Yksi VEX V5 -järjestelmän eduista on se, että se mahdollistaa monia malleja ja lähes loputtoman mahdollisuuden luovuuteen. Tämä mahdollistaa laajan valikoiman erilaisia manipulaattoreita ja todennäköisimmin uusia malleja, joita ei ole vielä koottu. Tässä on joitain kuvauksia erityyppisistä manipulaattoreista lähtökohdan tarjoamiseksi.
Passiiviset manipulaattorit
Passiivisissa manipulaattoreissa ei ole toimilaitteita, eli ei ole moottoria tai pneumaattista sylinteriä, joka olisi kiinnitetty suoraan manipulaattoriin. Monien robotiikkapelien säännöt sisältävät rajoituksia moottoreiden lukumäärälle ja/tai robotin pneumaattisen ilmavaraston määrälle. Passiivisen manipulaattorin suunnittelu mahdollistaa robotin toimilaitteiden käytön lisätoimintoihin. Passiiviset manipulaattorit siirretään kiinnittämällä ne voimansiirtoon tai muuhun aktiiviseen manipulaattoriin. Ne voivat myös sisältää varastoitua energiaa kuminauhasta tai lateksiletkusta. Passiiviset manipulaattorit voivat olla helpoimmin ja nopeimmin koottavia manipulaattorityyppejä, vaikka ne voivat olla erittäin monimutkaisia manuaalisten vapautusten ja uudelleenasetusmekanismien kanssa.
| Passiivinen aura |
Joitakin esimerkkejä passiivisista manipulaattoreista, joita voidaan käyttää robotiikkapelien pelaamiseen, ovat:
- Aurat on yleensä kiinnitetty voimansiirtoon ja tyypillisesti niiden tehtävänä on työntää pelinappuloita ympäriinsä ja/tai estää robottia ajamasta ylös pelinappuloiden päälle ja muuttumasta liikkumattomaksi.
- Haarukat ja kauhat (passiiviset kynnet) kiinnitetään tyypillisesti käsivarteen ja ne on yleensä suunniteltu liukumaan pelinappuloiden alle niiden poimimiseksi.
- Shields on suunniteltu pitämään pelinappulat poissa robotista.
- Pelinappulan liukumäet on suunniteltu sallimaan pelinappuloiden liukuminen ulos liukumäestä maalille tai maalialueelle.
- Laajennusvyöhykkeiden avulla robotti voi laajentua aloitusasemansa ulkopuolelle ottelun alkamisen jälkeen.
Lisätietoja tästä aiheesta on kohdassa: Kuinka valita passiivinen manipulaattori.
Aktiiviset manipulaattorit esineiden nostamiseen
Aktiivimanipulaattorit liikkuvat käyttämällä aktivaattoria, kuten pneumaattista sylinterijärjestelmää tai moottoria. Moottorit voivat ohjata suoraan aktiivista manipulaattoria. Moottorit voivat myös liikuttaa manipulaattoreita, kun ne on koottu yhdistettynä vaihteistoon, ketjuun ja hammaspyöräjärjestelmään, Linear Motion Kit -sarjaan, kääntöpöydän laakeriin tai muihin Motion Product -sarjasta saataviin osiin. Tyypillisesti aktiivisten manipulaattorien kokoaminen vie enemmän aikaa ja suunnittelua kuin passiiviset manipulaatiot.
Joitakin esimerkkejä aktiivisista manipulaattoreista, joita voidaan käyttää esineiden nostamiseen ja sijoittamiseen robotiikkapelissä, ovat:
- Kädet kiinnitetään yleensä robotin rungossa olevaan torniin ja niitä käytetään nostamaan toinen manipulaattori varren päässä tai nostamaan robotti maasta.
- Kynnet kiinnitetään yleensä käsivarren päähän ja niitä käytetään tarttumiseen esineeseen.
- Portit ja korit/keräimet on suunniteltu pitämään useita pelinappuloita.
- Hissit on asennettu nostamaan muita manipulaattoreita pystysuoraan tai nostamaan robottia maasta.
| V5 Clawbot 4-tankoinen varsi | V5 Clawbot Claw |
Aktiiviset manipulaattorit esineen heittämiseen
Joissakin robotiikkapeleissä on pelielementti, jossa on kilpailuetua heittää peliesineitä. Nämä manipulaattorit on yleensä kiinnitetty suoraan robotin alustaan. Ne aktivoidaan yleensä moottorilla, moottorilla, jossa on hammaspyörä/ratasjärjestelmä tai pneumaattinen sylinterijärjestelmä. Aktiiviset heittomanipulaattorit yhdistetään usein antureiden kanssa, jotka auttavat ohjaamaan heittoa. Ne vaativat myös paljon suunnittelua ja aikaa koota.
Nämä manipulaattorit koostuvat yleensä poiminta- ja siirtojärjestelmästä sekä heittojärjestelmästä, kuten:
- Rullan imuaukot ja kuljetinhihnat Siirrä pelinappulat pelikentältä robottiin ja yleensä heittojärjestelmään.
- Vauhtipyörät heittää pelinappuloita saattamalla pelinappulan kosketuksiin pyörivän pyörän kanssa.
- Slingshots on suunniteltu käyttämään kuminauhaa tai lateksiletkua pelinappulan heittämiseen.
- Katapulttia heittää pelinappuloita vipuvarrella.
Lisätietoja tästä aiheesta on kohdassa: Kuinka valita aktiivinen manipulaattori esineen heittämistä varten.
Manipulaattorin valinta
Jokaisella pelillä on omat ainutlaatuiset vaatimukset manipulaattoreille. Yhdellekään pelille ei ole oikeaa suunnittelua, vaikka on manipulaattoreita, jotka ovat kilpailukykyisempiä. Kilpailukykyisimpiä manipuloijia ovat yleensä ne, jotka toimivat tehokkaasti, nopeasti ja johdonmukaisesti.
- Rakennemetallia ja laitteistoja voi ostaa VEXin verkkosivuilta.
- Pyöriä ja muita liikelaitteita voi ostaa VEXin verkkosivuilta.
Huomautus: sekä Claw Kit että Claw Kit v2 ovat saatavilla osoitteessa vexrobotics.com.