Een V5-manipulator selecteren – VEX-bibliotheek

Bewegende objecten is een van de functies waarvoor robots zijn ontworpen en geassembleerd. Deze objecten kunnen een component/samenstel op de robot zijn of een extern object. De objecten worden gemanipuleerd, dus deze robotassemblages worden manipulatoren genoemd.

Of robots nu worden gemaakt voor een klassikaal spel of een robotica-wedstrijd, effectieve en efficiënte manipulatoren geven de robot een concurrentievoordeel. Spelstrategieanalyse moet het uitgangspunt zijn bij het kiezen van een manipulator. Dat betekent dat je moet vragen: "Hoe gaat de robot het spel spelen?". Enkele factoren waarmee rekening moet worden gehouden, zijn het afstemmen van het ervarings- en kennisniveau van de assembleur op de complexiteit van het ontwerp; en het beoordelen van de hoeveelheid tijd die beschikbaar is om het ontwerp samen te stellen.

In de game Tower Takeover van de VEX Robotics Competition 2019-2020 kan een ploeg bijvoorbeeld snel en eenvoudig aan een aandrijflijn worden bevestigd, waardoor de robot de Cube-spelstukken in de doelzones kan duwen. Terwijl het monteren van een dubbele omgekeerde 4-balk met een rolklauw waarmee de robot kubussen uit de hoogste middelste toren kan scoren en verwijderen en meerdere kubussen in de doelzone kan stapelen, veel meer planning en tijd zou vergen om te monteren.

Een van de voordelen van het VEX V5-systeem is dat het veel ontwerpen mogelijk maakt en een vrijwel eindeloze mogelijkheid voor creativiteit biedt. Dit maakt een grote verscheidenheid aan verschillende soorten manipulatoren mogelijk en hoogstwaarschijnlijk nieuwe ontwerpen die nog moeten worden geassembleerd. Om een startpunt te bieden volgen hier enkele beschrijvingen van verschillende soorten manipulatoren.

Passieve manipulatoren

Passieve manipulatoren hebben geen actuatoren, of met andere woorden, er is geen motor of pneumatische cilinder die rechtstreeks aan de manipulator is bevestigd. De regels van veel robotspellen omvatten beperkingen op het aantal motoren en/of de hoeveelheid pneumatische luchtopslag die een robot kan bezitten. Door een passieve manipulator te ontwerpen, kunnen de actuatoren van de robot voor extra functies worden gebruikt. Passieve manipulatoren worden verplaatst doordat ze aan een aandrijflijn of een andere actieve manipulator zijn bevestigd. Ze kunnen ook opgeslagen energie bevatten uit elastiekjes of latexslangen. Passieve manipulatoren kunnen tot de gemakkelijkste en snelste soorten manipulatoren behoren om in elkaar te zetten, hoewel ze erg complex kunnen zijn met handmatige ontgrendelingen en resetmechanismen.

Passieve ploeg

Enkele voorbeelden van passieve manipulatoren die kunnen worden gebruikt om een roboticaspel te spelen zijn:

Ploegen zijn meestal aan de aandrijflijn bevestigd en hun functies zijn doorgaans het rondduwen van speelstukken en/of het voorkomen dat de robot op speelstukken rijdt en onbeweeglijk wordt.
Vorken en scheppen (soorten passieve klauwen) zijn meestal aan een arm bevestigd en zijn meestal ontworpen om onder speelstukken te schuiven om ze op te pakken.
Schilden zijn ontworpen om speelstukken van de robot af te houden.
Speelstukglijbanen zijn zo ontworpen dat speelstukken uit de glijbaan naar het doel of de scorezone kunnen glijden.
Uitbreidingszones zorgen ervoor dat de robot kan uitbreiden voorbij zijn startpositie nadat een wedstrijd is begonnen.

Voor meer informatie over dit onderwerp, zie: Hoe u een passieve manipulator kiest.

Actieve manipulatoren voor het optillen van voorwerpen

Actieve manipulatoren bewegen door middel van een activator, zoals een pneumatisch cilindersysteem of een motor. Motoren kunnen de actieve manipulator rechtstreeks aandrijven. Motoren kunnen ook manipulators verplaatsen wanneer ze worden geassembleerd in combinatie met een tandwieltrein, ketting- en tandwielsysteem, lineaire bewegingsset, draaitafellager of andere onderdelen die beschikbaar zijn in de Motion-productlijn. Doorgaans hebben actieve manipulatoren meer tijd en planning nodig om te monteren dan passieve manipulaties.

Enkele voorbeelden van actieve manipulatoren die kunnen worden gebruikt om objecten in een roboticaspel op te tillen en te plaatsen zijn:

Armen worden meestal aan een toren op het robotchassis bevestigd en worden gebruikt om een andere manipulator aan het uiteinde van de arm op te tillen of om de robot van de grond te tillen.
Klauwen worden meestal aan het uiteinde van een arm bevestigd en worden gebruikt om een voorwerp vast te pakken.
Poorten en mand/verzamelaars zijn ontworpen om meerdere speelstukken te bevatten.
Liften zijn gemonteerd om andere manipulatoren verticaal te heffen of om de robot van de grond te tillen.

V5 Clawbot-arm met 4 stangen	V5 Clawbot-klauw

Actieve manipulatoren voor het gooien van een voorwerp

Sommige roboticaspellen hebben een spelelement waarbij er een concurrentievoordeel is bij het gooien van spelobjecten. Deze manipulatoren worden doorgaans rechtstreeks aan het robotchassis bevestigd. Ze worden meestal geactiveerd met behulp van een motor, een motor met een tandwiel-/tandwielsysteem of een pneumatisch cilindersysteem. Actieve werpmanipulatoren worden vaak gecombineerd met sensoren om de worp te helpen controleren. Ze vergen ook veel planning en tijd om te monteren.

Deze manipulatoren bestaan doorgaans uit een oppak- en transfersysteem en een werpsysteem zoals:

Rolinlaten en transportbanden Verplaats speelstukken van het speelveld naar de robot en meestal naar het werpsysteem.
Vliegwielen werp speelstukken door het speelstuk in contact te laten komen met een draaiend wiel.
Katapulten zijn ontworpen om elastiekjes of latex buizen te gebruiken om het speelstuk weg te gooien.
Katapulten werp speelstukken met een hefboomarm.

Voor meer informatie over dit onderwerp, zie: Hoe u een actieve manipulator kiest voor het gooien van een voorwerp.

Het selecteren van de manipulator

Elke game heeft zijn eigen unieke set vereisten voor manipulators. Er is geen correct ontwerp voor een bepaald spel, hoewel er manipulators zijn die competitiever zijn. De meest competitieve manipulatoren zijn meestal degenen die effectief, snel en consistent werken.

Opmerking: zowel de Claw Kit als de Claw Kit v2 zijn verkrijgbaar op vexrobotics.com.