KF Roboterarm
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Einführung
Iterations
Es wurde festgestellt, dass die Aufgabe effektiver eine anderen Controller mit der Methode abgeschlossen werden kann. Ein Slave / Master-System ersetzt den Joystick gesteuert-System. Eine kleine Replik (oder die Master) des Roboterarms wurde geschaffen, und manövriert den größeren Roboter zu steuern. Der Roboter war der Diener und repliziert die Bewegungen des Master. Das neue Regelsystem erforderlich, um einen Draht mit dem Master und den Slave zu verbinden. Für diese Aufgabe war der Master / Slave besser als das PS2 Joystick-Controller-System und war in der Lage eine höhere Punktzahl zu erreichen.
Joystick gesteuert System
Bau
Der Aufbau des Systems war Joystick gesteuert drahtlose und vollständig auf einem Holzbasis innerhalb der Arm-Platz des Wettbewerbs Boden enthalten ist. Der Arm hatte einen Servo, die 180 Grad, die HS 485 HB Servo, auf der Oberseite der Holzunterlage drehen können. Ein Metallgehäuse, den HS 805 BB Servo (bekannt als Schulter Servo) hält, die die Auf- und Abbewegung des gesamten Armes gesteuert wurde oben auf der ich drehende Basisservo. Die Basis Servo wurde auf einen 20,6 cm Aluminiumstab, der als einen „oberer Arm“ für den Roboter angeschlossen ist. Am Ende des Roboters war ein „Ellbogen Servo“, der HS 755 HB Servo. Ein 30,6 cm Stab wurde den Ellenbogen Servo befestigt, die die Greifer am Ende des Armes gehalten wird. Alle der Servos wurden den SSC-32 Mikro-Controller verdrahtet.
Parts Gebraucht
Der Arm 4 verwendeten Servos. Alle die Servos wurden von Servo-Stadt hergestellt. Die Verlängerung des Arms wurde von Teilen von Lynx Bewegung erworben hat. Alle anderen Teile, wie Drähte und der Holzboden, waren generische und verfügbar in einem lokalen Baumarkt. Teileauswahl wurde von der Strategie geführt benötigten Punkte während des Wettkampfes zu verdienen. Für den Fall, dass zwei oder mehr Mannschaften die gleiche Anzahl der Punkte, würde Tiebreaker verwendet werden, um den Sieger zu ermitteln. Das erste Tie-Break für den Wettbewerb war niedrigste Anzahl von Servomotoren. Weniger Servos verdient eine höhere Punktzahl, machte aber der Roboter weniger manövrierfähig. Tests wurden durchgeführt, die Manövrierfähigkeit von 6, 5 und 4 Servos zu vergleichen. Der Roboter ist mit 5 bis 6 Servos war sehr präziser und mehr Bewegungsfreiheit hatte, aber es war nicht eine effiziente Nutzung der Servos. Ein oder zwei Servos wurden nur selten verwendet. Roboter wurden ebenfalls mit 3 Servos getestet. Sie waren zu ungenau und könnte die gleiche Punktzahl wie Roboter mit vier Servos nicht erreichen. Es zeigte sich, dass ein Roboter mit 4 Servos konnte eine hohe Punktzahl erreichen, während nicht an Präzision zu verlieren.
Mikrocontroller
Der Original-Controller war drahtlos, und der Empfänger wurde den Bot Board II Mikro-Controller verdrahtet. Der Bot Board II erhielt den Eingang von der Steuerung und enthalten den Code auf dem beigefügten Basic-Atom Pro. Der Bot Board II wurde die SSC-32 verdrahtet, die die Servos direkt gesteuert. Beiden Stromquellen wurden auch die SSC-32 verbunden.
Betriebsstrategie
Der Plan am ehesten die höchste Punktzahl verdienen war, zuerst die höchsten Punktwert Objekte in den Zielen zu platzieren. Daher stellt der Arm würde zuerst die Batterien in jedem Ziel Box, bevor Sie die anderen Objekte in den Ziel-Box platzieren. Als nächstes würde ein Bleistift, Nagel, und die Batterie in der Bonus-Box platziert werden. Wenn es die Zeit die Gegenstände geblieben, die in den jeweiligen Ziel-Boxen platziert waren versucht werden würde. Aufgrund der Art der Servos, die sich nur um 180 Grad drehen konnte, Objekte an den Enden waren schwieriger zu erreichen, und nur in der Mitte (am nächsten an der North Zone), nachdem die Objekte versucht wurden verschoben wurden.
Ergebnisse und Probleme
Zahlreiche Probleme aufgetreten mit dem Joystick gesteuert-System. Der Joy- Stick machte es schwierig, den Arm zu steuern, und es dauerte zu lange jedes Element aufzunehmen. Die Artikel wurden leicht aus dem Wettkampfgelände geklopft. Außerdem fehlte der Arm das gesamte Spektrum der Bewegung, um die Scherben aufzusammeln erforderlich, die auf der weit links oder rechts waren.
Master / Slave-System
Änderungen an den Roboterkörper
Alle der Roboter Servos und Regler Servos verfügen über einen 180-Grad-Bereich. Dieser begrenzte Bereich verursachte ein Problem für den Basis-Servo, da die Objekte im Wettbewerb sind mehr als 270 Grad ausgelegt. Daher waren einige Objekte außerhalb der Reichweite des Armes. Um das Problem zu beheben, wurde die Basis mit einem Lazy-Susan Gerät unter dem Basisservo platziert modifiziert. Wenn der Arm muss seinen aktuellen Freiheitsgrad passieren, kann der Bediener den Roboter verschwenken. Der Roboterarm ist in den Boden gedrückt werden, um einen Drehpunkt zu schaffen. Dann, während der Basis-Servo dreht, wird die Lazy-Susan bewegt sich mit ihm, um den Grad der Rotationsänderung Orientierung lassen zu können, eine andere Region der Platte bedecken. Modifikationen der Basis erlaubt es um 360 Grad zu drehen.
Master / Slave-Steuerung
Eines der größten Probleme mit dem Original-Roboter war seine Unfähigkeit, feine und glatte Bewegungen auszuführen. Um die flüssigen Bewegungen eines menschlichen Arm neu wurde das Joystick-System mit einem Master / Slave-System ersetzt. In einem Master / Slave-System, eine zweite Version des Roboters (den Mas- ter betrachtet), die in 5 gezeigt ist, verwendet, um den Slave-Roboter zu steuern. Der Slave-Roboter kopiert die genauen Bewegungen des Meisters. Der Roboter ist mit einem kleineren Replika des Arms gesteuert wird. Wie in 4 gezeigt, bewegt sich die Bedienungsperson der Master-Controller auf den vorherigen Bewegungen der Slave-Steuerung basieren. Der Controller enthält alle die gleichen Servos mit Modifikationen. Alle die Servos wurden verwandelt in Potentiometer, einen variablen Widerstand, der Informationen über die Position des Servo auf dem Motherboard sendet. Als einer der Servo am Regler schaltet, schaltet sich die Arme Servo auf der gleichen Position. Die Hauptplatine überträgt dann die Information an den tatsächlichen Roboterarms. Da jeder Servo auf dem Arm immer paßt die Position der modifizierten Servos auf dem Controller, die gesamte Arm ahmt die Bewegung des Controllers, wenn ein Bediener die Steuerung bewegt. Neben den Servos und die Servohalter verwendet die Steuerung ähnlich, aber proportional kürzere Stücke des Ist-Arm für den Körper. Dies gibt der Controller das gleiche Aussehen und Manövrierfähigkeit des tatsächlichen Arm ist aber kleiner.
Micro-Controller und Code-Verbesserungen
Das Embedded-System verfügt über einen Mikro-Controller auf einem Bot Board II Mikrocontroller Träger. Ein BASIC Atom Pro war der Mikro-Controller verwendet, um den Bot Board II die BASIC Stamp-Sprache zu steuern. Die vier Roboter Servos wurden an I / O-Pins verdrahtet 1 bis 4. Die modifizierten Servos, die den Arm steuern. wurden auf I / O-Pins verdrahtet 10 bis 14. Der Code in dem Atom-Pro verwendete die Eingabe von der Steuerung an den Ausgang Servos des Roboters Servos zu übertragen ist auf der linken Seite gezeigt.
Der Code (in 7 gezeigt) ermöglicht es das Atom Pro die Position des Steuerservo zu bestimmen (über Impulse an den Bot Board eingegeben wird). Das Atom-Pro überträgt dann diese Signale an den Roboter Servos sehr schnell, so dass der Roboter-Servo seines entsprechenden Controller Servoübereinstimmt.
Die Master / Slave-System verwendet zwei Stromquellen, eine Kraft der Roboter Servos während der anderen Kräften der Bot Board II und das Atom Pro. Die Roboter Servos wird durch ein 6V Batteriepack (fünf Sub-C Zellen mit einer Gesamtkapazität von 2800 mAh) mit Strom versorgt. Das Motherboard wird durch eine generische 9V-Batterie mit Strom versorgt.
Überarbeitete Strategie
Die maximale Anzahl an Punkten, die verdient werden können, war 94. Es wurde festgestellt, dass die beste Reihenfolge und das Verfahren um Punkte zu sammeln war zunächst für die höchsten Punktwert Artikel zu zielen, sondern auch versuchen, überschüssige Bewegung zu reduzieren. Damit wird sichergestellt, dass, wenn es ein Fehler ist, wie Gegenstände aus dem Wettbewerb Boden geklopft, gibt es noch weitere Objekte des gleichen Typs noch einmal versuchen würde. Die Strategie erlaubt auch die Aufgabe, indem effizient innerhalb der vorgegebenen Zeit abgeschlossen werden. Zu Beginn des Wettbewerbs, wies der Roboter Basis direkt nach Norden. Zuerst wird ein Bleistift, Nagel, und PVC-Rohr wurden in der Bonus-Box mit den Stücken der Nähe des Bonus Box gelegt, während der Basis nach wie vor zu halten. Als nächstes wird in jeder der drei Ziel-Boxen platziert eine der Batterien wurde, während nach wie vor die Basis zu halten. Die verbleibende Batterie wurde irgendwo in der North Zone platziert einen einzigen Punkt zu verdienen, aber der einzige Punkt, für sie zu verdienen. Mit der Basis Norden noch zeigen, alle vier der restlichen Nägel wurden im Norden Tor platziert. Der Roboterarm geschwenkt dann seine Basis weit genug nach Osten zu stellen, die es alle PVC-Rohre erreichen konnte. Die restlichen PVC-Rohre wurden alle im Osten Tor platziert, um maximale Punkte zu sammeln. Schließlich verschwenkt der Roboterbasis 180 Grad alle der Stifte zugewandt und Zugang. Die restlichen Stifte wurden alle im Westen Tor platziert. Dies brachte eine perfekte Punktzahl und erreichte eine maximale Effizienz. Die Aufgabe wurde innerhalb von drei Minuten beendet. Frühere Versionen des Roboters, die keine rotierende Basis hatte, konnten die maximale Punktzahl mit den Bleistiften und PVC-Rohren verdienen.
Diskussion
Wie in Tabelle 2 gezeigt, war die Überlegenheit des Master / Slave über das Joystick-Design in den Science Olympiad Wettbewerben evident. Die endgültige Version war ausreichend empfindlich das Lokalisieren der Lage sein, Greifen, Positionieren und jedes Objekt innerhalb der Frist freigibt. Der Bediener kann präzise Bewegungen schnell machen. Wenn es Probleme gab, könnte es zu Änderungen oder Probleme während des Wettbewerbs anzupassen.
Unterschiedliche Umgebungen können unterschiedliche Roboterkonstruktionen erfordern. Für diesen Wettbewerb war der Master / Slave-System ideal, um die Aufgabe abzuschließen. Es hatte die Geschicklichkeit, jede Aufgabe in einem 360-Grad-Bereich zu vervollständigen. Die Science Olympiad Veranstaltung war am ähnlichsten einen überladenen Raum, der in einer bestimmten Art und Weise werden mußte gereinigt und organisiert. Der Joystick kann aus der Ferne bedient werden, aber nicht der Geschicklichkeit des Master / Slave-Systems geben.
Referenzen
Bestätigungen
