10.6: Проектирование подъемных механизмов
В этом блоке приводится описание большого количества подъемных механизмов, но какой из них наиболее является наиболее эффективным для проекта именно вашего робота?
Существует несколько ключевых моментов, которые проектировщики должны учитывать при проектировании подъемного механизма.
Требуемая высоту подъема:
Первым и наиболее важным моментом является требуемая высота подъема. На какой высоте робот будет подбирать объект? На какую высоту робот должен будет поднять объект? Существует ли несколько вариантов высоты ворот? Какой механизм может справиться с несколькими вариантами высоты?
Ориентация объекта:
Еще одним важным моментом для проектировщика является изменение ориентации объекта, если требуется. Как будет ориентирован объект после того, как его подберет робот? Как будет ориентирован объект после того, как робот его сбросит? Для разных вариантов высоты, должна ли соответственно изменяться ориентация объекта? Для изменения ориентации объекта может быть использован подъемный механизм. Некоторые подъемные механизмы более эффективны, чем другие, для решения задачи изменения ориентации объекта. Например, если необходимо сохранить ориентацию объекта неизменной от момента, когда робот подобрал его, до момента, когда робот сбросил его, уместно включить в проект линейный подъемник, а не вращающееся соединение.
Стартовая конфигурация и другие ограничения размеров:
На момент начала матча соревновательные роботы VEX должны иметь определенные стартовые размеры, устанавливаемые правилами игры для каждого сезона. Условие стартовых размеров ограничивает возможности использования подъемных механизмов. Например, рука с одним подвижным соединением, на момент начала матча находящаяся в пределах размерного ящика 18 х 18 х 18 дюймов, не сможет достичь высоты, равной четырем футам. Для выполнения данной задачи необходимо использовать руку с несколькими соединениями. К проекту соревновательного робота зачастую применяются и другие ограничения размеров. Например, что если на поле находится балка, под которой робот должен проехать? В данной ситуации, проектировщик может сделать выбор в пользу подъемного механизма, который будет способен сворачиваться до размеров, соответствующих высоте балки. Ограничения размеров играют важную роль при проектировании подъемных механизмов, особенно в комбинации с требованиями в части подъемной способности, речь о которой велась ранее. Робот может легко достичь высоты в четыре фута, но гораздо сложнее заставить его сделать это, стартовав в матче из габаритов 18 х 18 х 18 дюймов.
Некоторые подъемные механизмы занимают больше места, чем другие. Если на роботе установлен большой объектный манипулятор типа «приемник», и он занимает практически весь объем стартовой конфигурации робота, проектировщику придется найти более компактный подъемный механизм, чтобы он смог разместиться в пределах оставшегося пространства. Некоторые подъемные механизмы более просты в установке, чем другие.
Сложность:
В некоторых случаях допускается использование нескольких подъемных механизмов. Тем не менее, все механизмы различаются по сложности конструкции. Наиболее простой механизм, способный выполнить поставленные проектные задачи, всегда является удачным выбором. Оптимизация и сокращение количества проектных задач также может стать эффективным решением. Например, если простой механизм «почти полностью может справиться» с поставленными задачами, и при этом полноценная реализация всего объема проектных задач потребует ЗНАЧИТЕЛЬНОГО усложнения конструкции этого механизма, в этом случае, вероятно, стоит сделать выбор в пользу более простого решения. В конструкцию простых механизмов входит меньшее количество подвижных частей, при этом они более прочные, меньше подвержены сбоям и, в связи с этим, более эффективны.
Требования к количеству электромоторов:
Количество электромоторов и других исполнительных механизмов, разрешенных к применению в конструкции соревновательных роботов, ограничено. Проектировщики должны точно знать, какого количества электромоторов требует тот или иной вариант подъемного механизма. Для руки, состоящей из двух подвижных соединений, необходимо два электромотора, по одному на каждую подвижную часть, тогда как в конструкцию руки с одним подвижным соединением входит один электромотор. В данном случае, проектировщик может все равно использовать два электромотора (как уже обсуждалось в блоках 7 и 8), при этом более простой механизм сможет поднимать заданную нагрузку с удвоенной скоростью!