Open Alliance

Sobota 25. 2. 2024

Výroba robota je v plném proudu. Začali jsme přiděláním nově sestaveného shooteru na podstavách k podvozku s pohonem. Poté jsme se přesunuli k tvorbě rampy, pomocí které budeme přenášet Notes z tzv intaku, neboli nabírače donutů k shooteru, tedy stříleči.

Čtvrtek 15.2.2024

3D model robota je hotový a můžeme vyrábět! Projděme si tedy nejdůležitější součásti robota a nejdůležitější rozměry.

Střílecí mechanismus (Shooter)

Mechanismus pro vystřelování kroužků jsme po otestování prototypu z předchozích příspěvků ponechali prakticky nezměněný, pouze jsme zkrášlili vnější konturu, přidali vodicí desky a osu rotace a správně rozmístili motory:

Jak můžete na obrázku vidět, mechanismus je poháněn dvěma motory 775pro zpřevodovanými 4:1. Na motory budou přidělány ozubené řemenice, které roztočí jednu osu střílecího mechanismu a přes soustavu ozubených kol se roztočí druhá osa s opačném směru. Díky použití řemenového převodu zajišťujeme, že budeme podle potřeby ještě dodatečně upravit převod, pokud bychom potřebovali dodatečně zrychlit či zpomalit maximální rychlost střelby. Dopínání řemenů bude provedeno napínáky, které jsme úspěšně využívali na robotovi, kterého jsme stavěli v létě. Spolu s dopnutím řemenu tyto napínáky zároveň zvyšují úhel opásání obou řemenic. Velikost samotných válců jsme zachovali 2,5 palce, takže mezera mezi nimi je stále 1,5 palce a herní prvek je při výstřelu zmáčknutý o 0,5 palce. Samotné válce jsou nestlačitelné, nicméně je možná dodatečně budeme potahovat samovulkanizační páskou. Náš dříve zmiňovaný pokus s izolační páskou se ukázal jako nefunkční, protože při velkých rychlostech rotace není lepidlo pásky dostatečně silné na to, aby udrželo pásku na válci. Výhodou samovulkanizační pásky je, že se chytá sama k sobě a válec pouze obepíná. Při vysokých rychlostech se tak z válců neodlepuje. 

Motory jsou přidělané na vodicích deskách, které zaručují, že se herní prvky během manipulace nemohou dostat ven z mechanismu a zároveň zajišťují, že se herní prvky budou do roztočeného mechanismu dostávat vždy sejným způsobem, čímž zajistí konzistentní trajektorii střelby. Rozteč vodicích desek je 52,8 mm a mezi bočnicemi jsou zasunuty v drážkách a dodatečně jsou zajištěny úhelníky. Pro herní prvek mezi bočními deskami zbývá 36 cm, což je přesně velikost herního prvku. Úhelníky si vyrábíme sami ohýbáním z 3mm hliníkového plechu. Motory jsou taktéž uchyceny na míru vyrobenými úhelníky, přesněji 2x L-úhelníkem a 1x U-úhelníkem.

Na celkové konstrukci robota bude mechanismus zavěšen pomocí dvou krátkých os rotace, které zajišťují, že skrz samotnou osu rotace stále mohou procházet herní prvky a zároveň se okolo ní můžeme volně otáčet. Zároveň ze zkušenosti z minulého roku víme, že mít jednu dlouhou osu skrz celého robota není to nejlepší zpracování závěsu, protože tyto dlouhé osy mají tendenci se prohýbat a tím zesložiťovat montáž a demontáž při opravě nebo výměně porouchané součástky. 

Pro tento design střílecího mechanismu je důležité, aby přesahy do prostoru, kde se bude pohybovat herní prvek, byly minimální, protože jsme zjistili, že se herní prvky snadno poškrábou a jakákoliv ostrá hrana by mohla zapříčinit destrukci kroužku. Proto budeme úhelníky montovat trhacími nýty, které mají minimální přesah nad spojované desky a osy budeme upevňovat šroubem s 3D tištěnou podložkou tak, aby co nejméně přesahovaly. 

Momentálně pracujeme na výrobě nové verze tohoto mechanismu, abychom ho mohli usadit na robota a začít testovat i s podvozkem. Jakmile bude tato verze hotová, začneme pracovat na odlehčování mechanismu, abychom dostali těžiště robota blíže k zemi a abychom odlehčili nápor na motor, který bude otáčet celý mechanismus.

Otáčení mechanismu je zajištěno řetězem #25. Na střílecím mechanismu je upnuta řetězka se 48 zuby a na motoru je upnuta řetězka s 18 zuby. Za předpokladu, že použijeme NEO 550 s převodovkou 64:1, pak by jedna celá otočka střílecího mechanismu trvala 1 vteřinu, což je naprosto dostatečná doba vzhledem k tomu, že otočku o 360° nikdy nebudeme potřebovat. Zároveň tím maximalizujeme sílu celého mechanismu, tudíž se nemusíme bát toho, že bychom měli na motoru nedostatečný krouticí moment. 

Nabírací a podávací mechanismus

Pro mechanickou jednoduchost celého robota jsme se rozhodli nabírací a podávací mechanismus sestavit jako jednu součástku. Vzhledem k tomu, že budeme nabírat herní prvky pod podvozkem a nikoliv přes nárazník jako mnoho ostatních týmů, nepotřebujeme s nabíracím mechanismem nijak pohybovat. Vzhledem k tomu, že můžeme pohybovat se střílecím mechanismem, neposkytoval by nám pohyblivý podávací mechanismus žádnou znatelnou výhodu. Celý mechanismus je poháněn NEO motorem zpřevodovaným 4:1 a dále je pomocí ozubených kol a ozubených řemenů krouticí moment rozváděn do jednotlivých os. Velikost válců, které budou nabírání provádět, nemáme otestovanou, nicméně vzhledem k tomu, že nevyžadujeme velké rychlosti posuvu, nemusí být komprese herních prvků konstantní, ani přesně 0,5 palce. Podklad jsme v rámci prototypu vyrobili z 1mm hliníku, finální verze bude muset být vyrobena z tlustšího materiálu (například 4mm polykarbonátová deska). 

Rozteče ložisek jsou rozmístěny tak, aby vždy byla alespoň jedna osa v kontaktu s herním prvkem.

Lezecí mechanismus

Ve výše uvedeném nákresu celého robota je vložena i provizorní maketa mechanismu pro lezení. Pro tento mechanismus nemáme ještě přesné rozkreslení, nicméně víme, že bude vyroben z hliníkové tyče 50x50 mm, ve které bude uložena tyč 25x25 mm. Mezi těmito tyčemi budou rozmístěna ložiska, která zamezí vzpříčení tyčí. Stále nám zbývá nadesignovat háky, kterými bychom se uměli zachytit za řetěz.

Pohon tohoto mechanismu bude zajištěn motorem Falcon 500 zpřevodovaným 20:1. 

Podvozek

Do podvozku jsme vložili rozpěrné tyče, které zpevňují celou strukturu a zároveň k nim můžeme přidělat nosnou konstrukci pro střílecí mechanismus. Do dna robota jsme vložili prozatím dřevěnou desku, ke které můžeme přidělat veškerou elektroniku. Jakmile budeme mít více volného času, rozkreslíme umístěnou elektroniku ve 3D a vyřízneme finální verzi spodní desky. Budeme-li mít dost času, budeme tento čas věnovat výrobě spodní desky z hliníku. Tím by se nám podařilo snížit těžiště robota a zároveň bychom mohli do hliníku udělat závity, abychom nemuseli elektroniku připevňovat šrouby a maticemi, ale pouze šrouby.

Sobota 27. 1. 2024

Máme hotový frame a v něm swerve pohon, testujeme s oficiálními herními prvky intake a shooter a finalizujeme koncepty.

Neděle 14. 1. 2024

Stále nám chybí oficiální herní prvky, sestavili jsme Speaker a AMP a poté i první modely Shooteru a Intaku ze dřeva.

Tak vypadá náš Intake. Na spodní hraně jsou válce o velikosti 1 palce, nad nimi dva poháněné pásy kol o velikosti  a další osa na transport dále do robota. 

Budeme-li letos chtít používat velké množství válečků s průměrem 1 palec, budeme si muset velké množství vyrobit. Momentálně experimentujeme s 3D tištěnými válci, na které po obvodu nalepíme pásku 3M-????, která dle prvotních výsledků dobře chytá testovací herní prvky a při zahřátí mírně vulkanizuje. Nicméně potřebujeme provést náročnější testování, abychom zjistili, jak dobře bude tato páska na kolech držet a zda je potřeba ji na výtisky nějak dodatečně fixovat.

Intake samotný vykazuje známky funkčnosti a spolehlivosti, dalším krokem je finalizování geometrie a vyříznutí nových bočnic, které budeme moci vkládat do podvozku robota. Tyto bočnice vyrábí studenti v rámci výuky semináře základy konstruovaní a technologie. 

20240114_134028.mp4

Zde video našeho Shooteru v kofiguraci dvou 4palcových valců s půlpalcovou kompresí herního prvku. Válce drží Note zvrchu/zespoda, ne ze stran. V případě tohoto prototypu jsou kola poháněna vrtačkami rychlostí 3000 ot/min. Úniková rychlost herního prvku je tedy zhruba 10 m/s.

V tuto chvíli bohužel nedokážeme posoudit, jak se v tomto prototypu bude chovat skutečný herní prvek, nicméně testy ostatních týmů ukazují, že je tento způsob spolehlivý. Nicméně ačkoliv velká kola zapříčiňují vyšší únikovou rychlost, jsou velmi těžká a nezapadají do našeho konceptu rotující hlavy. 

Proto jsme postavili druhý prototyp, který zachovává stejnou kompresi na herním prvku, ale pro samotnou střelbu používá válečky o průměru jednoho palce. výhodou této varianty je, že je menší a zároveň lehčí. Dále je na tomto prototypu možné pohánět oba válce jedním pohonem, protože mezi ně můžeme umístit ozubená kola, díky kterým se válce tocí stejnou rychlostí, ale opačným směrem. 

Při testování tohoto prototypu jsme zjistili, že rychlost vrtaček není dostatečná na to, aby herní prvek nabral dostatečnou rychlost. Proto musíme s tímto prototypem vyčkat na oficiální herní prvky a do té doby prototyp motorizovat. Plánujeme použít motor 775pro (redline) zpřevodovaný v poměru 4:1, čímž bychom měli dostat vstupní otáčky cca 5000 ot/min a únikovou rychlost 6 m/s. Tato rychlost by měla být dostatečná pro střelbu od Stage, nicméně pokud bychom chtěli střílet od poloviny hřiště, museli bychom rychlost zvýšit jiným převodním poměrem nebo zvětšením válců na 2 nebo 2,25 palce.

Dále jsme finalizovali rozměry podvozku, a to 68x68 cm. Čtvercový podvozek potřebujeme pro správné fungování swerve modulů a dále jsme se snažili minimalizovat velikost pro snazší manipulaci se jedním nebo dvěma dalšími roboty pod řetězem.

Podvozek bohužel není sestavený kvůli prodlevám na CNC frézce, protože jsme současně vyráběli prototypy intaku, shooteru a tyče na podvozek. K naší smůle jsme při vrtání děr na maticové nýty frézku nabourali a oprava trvala celý zbytek dne.

Středa 11.1.2024

Jak bývá zvykem, z prvního víkendu odcházíme s otevřenou myslí. Bez ohledu na to, kolik prototypů za víkend postavíme, se na začátku týdne objeví hned několik poznatků od týmů z USA, které mají oficiální herní prvky k dispozici o týden dříve než my. Proto bude toto shrnutí krátké a plné hrubých náčrtů.

V první řadě je potřeba zmínit seznam priorit, který chceme na našeho robota aplikovat:

Priority list

MUST HAVE

NICE TO HAVE

Dále jsou s popisem přiloženy jednotlivé návrhy, které budeme v průběhu následujících týdnů dále zpracovávat:

Toto je momentálně návrh č. 1, na kterém jsme v rámci prototypů odvedli nejvíce práce. Tento návrh pracuje s nabíráním herních prvků pod podvozkem robota. Takto nabraný herní prvek by se následně skrze feeder dostal do otočné hlavy, ze které by mohl být vystřelen do AMPu i Speakeru. Další skici pro tuto variantu najdete níže. 

Výhodou tohoto mechanismu je jeho jednoduchost. Celkově obsahuje velmi malé množství pohybujících se dílů - intake je statický, dopravník je statický, pohybuje se pouze střílecí hlava. Další výhodou je možnost integrace rotační hlavy do samotného dopravníkového mechanismu (viz skica níže).

Nevýhodou tohoto mechanismu je samotná rotační hlava. Aby mohli řidiči pohotově měnit úhel výstřelu, musela by hlava rotovat s relativně velkým zrychlením. To by mohlo robota během akcelerace učinit nestabilním. Tomu se dá zabránit umístěním závaží do dna robota a odlehčením hlavy. Pokud bychom se ve finálním návrhu ubírali tímto směrem, uvažujeme o nahrazení hliníkových profilů kompozitními.

Ze zkušeností Ri3D (Robot in 3 Days - vysokoškolské týmy, které se snaží sestavit plně funkčního robota za 3 dny) vypadá, že nabírání herních prvků pod podvozkem robota může být problematické, je tedy nutné co nejdříve sestavit podvozek a k němu přidělat prototyp nabíracího mechanismu a provést extenzivní testování, abychom v případě potíží včas přešli na vyklápěcí nabírací mechanismus.

Dalším problémem je, že tento návrh využívá relativně dlouhý dopravník (minimálně 50 cm), který bude muset mít dopravní prvky dostatečně blízko k sobě, aby se mezi ně nemohl herní prvek dostat a opustit tak dopravník předčasně. Pokud bychom využívali válců, neměli bychom v dílně dostatečné množství gumových kol pro vytvoření všech válců. Proto nyní experimentujeme s možností pogumování 3D tištěných válců, kterými bychom nahradili velké množství gumových kol.

Na této skice je hrubě vyznačena geometrie otočné hlavy (žlutě), která znázorňuje minimální potřebnou délku dopravníku (450 mm).

Další možností, jak dojít ke skórování herních prvků je zavěšení střílecí hlavy na dva výtahy, díky kterým bychom mohli snadno nastavit jakýkoliv úhel střelby v jakékoliv výšce. Tento návrh je potřeba podrobněji prozkoumat, abychom ho dokázali efektivně zhodnotit a případně zrealizovat. Níže je pro ilustraci přiložena prvnotní skica tohoto návrhu:

Největší výhodou tohoto návrhu je, že by na jednu část tohoto výtahu bylo možné namontovat mechanismus pro šplhání na řetěz.

Pro šplhání na řetěz plánujeme využít strukturu ne nepodobnou Climber In a Box od Andymarku (ilustrační foto níže). Takovýto systém jsme designovali již před dvěma lety, kdy jsme funkční obdobu vyrobili bez CNC stroje (viz níže). S nově nabytými zkušenostmi věříme, že tato implementace proběhne bez větších komplikací. 

Využijeme-li toto řešení, pak bychom měli 2 ramena, kde by každé mělo vlastní pohon sestávající z motoru Falcon 500 zpřevodovaného 1:20, díky čemuž by jedno rameno mělo být schopné zvednout robota za 2s. S takto rychlým zvedáním by tedy bylo dobré mít spolehlivou metodu zaháknutí se za řetěz, abychom mohli až do poslední chvíle skórovat herní prvky. 

Zároveň zvažujeme možnost připevnit mechanismus šplhání k mechanismu pro střílení. Pak by se jednalo o výtah čistě vlastního návrhu.

Pro zaháknutí robota za oka řetězu jsme předběžně testovali možnost využití "hřebenu" ze šroubů, ve kterém jsou náhodně uspořádané šrouby, které se zaháknou do jednotlivých ok řetězu, čímž zamezí robotovi sklouznout do středu řetězu. V dalším příspěvku přiložíme foto testovacího prostředku, případně vylepšený model reflektující skutečné rozměry řetězu.

Ilustrační foto pro Climber In a Box, zdroj

Co se podvozku týče, plánujeme používat moduly SDS MK2, které se nám letos podařilo ještě na jednu sezónu oživit. Původní plány na výrobu modifikovaných modulů Swerve X od West Coast Products se bohužel zpozdily a v tuto chvíli nechceme zbytečně uspěchat obrábění výpalků a raději se zaměříme na výrobu prototypů robota.

Vzhledem k plánu nabírat herní prvky pod podvozkem robota se eliminuje potřeba pro invertované swerve moduly, které uvolňují dost místa v zástavbovém prostoru robota.

CAD model i stavba podvozku by měly být dokončeny tento týden, v příštím příspěvku tedy přidáme fotografie.