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dj Robocon箭头把机器人的设计团队

发布的坦尼娅Kuruvilla,

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在今日的帖子里,Maitreyee Mordekar想把你介绍给团队dj Robocon从d . j . Sanghvi工程学院,印度孟买。

介绍

建造一个机器人并不是一个简单的任务。需要创建各种原型来验证各种参数。然而,制造和测试不同的原型是一个耗时和昂贵的任务。这就是模拟拯救机器人建造者的生命。一个可以模拟各种机制和了解设计的可行性。而且,一个设计师会设计各种机制的灵活性。团队dj Robocon2021的模拟部门利用MathWorks工具来创建模拟各种机制的国家DD -Robocon 2021机器人技术的竞争。
2021年阿布Robocon的主题挑战团队玩游戏把箭扔进锅使用机器人配备了现代技术。总结比赛,每个队有2个机器人——一个把机器人和一个防御性的机器人。把机器人把箭扔进锅和防守机器人可以保护避免箭扔对手团队到锅中。
在这个博客中,我们将分享我们设计并建造解决方案如何解决具有挑战性的问题陈述。设计我们的系统,我们使用各种MathWorks工具帮助我们测试各种原型最终确定我们的设计。

把机器人设计

有多种方法,机器人设计师可以设计一个箭头把机器人。设计灵感来自一个十字弓,弹射器或只使用一个直接的活塞。我们限制我们的财务预算和尺寸约束来设计我们的机器人。我们尝试了各种机制使用Simscape确保满足我们的要求之前,我们把我们的机器人投入生产。

1。弩设计

crossbow2.gif
在我们尝试第一个机制是一个弩基地。的机制是形状像一张弓,配有一个基地和字符串。箭头是放在一个基础字符串横跨。字符串与伺服和气动活塞拉伸,然后是伺服旋转了90度释放字符串和箭头。
我们面对这种机制的问题,因为有锅为针对不同距离,每个锅字符串必须校准在不同的距离。加载机制,使用活塞,变得笨重,难以改变角度与伺服精确。,因此我们切换到一个不同的方法,由于这种机制的准确性问题。

2。直接的活塞

DirectPiston.gif
箭扔和不同活塞角度,采用双动气动活塞的机制。活塞定位和安装在底座上,活塞杆罢工箭头尾部的中心。箭头,我们尝试了各种大小的块和横截面活塞杆头以及测试各种压力值。
inclinationAngle.png
改变在投掷的距离,我们需要改变倾角这意味着改变压力。但是我们有一个有限的存储,我们不能进一步增加压力。拒绝这种机制的另一个原因是如果我们的加载机制的箭头在小角度变化,箭头将倾斜路径,减少的可能性箭落在锅中。

3所示。分叉的弹射器

forkedCatapult.gif
弹射器是安装在一个固定长度的手臂,一端铰接于行星齿轮直流电机。我们测试了弹射不同长度的怀抱,叉子的各种形状和各种初始静止角弹射器来决定我们的设计。这些是为了把箭扔进锅位于一个特定的距离。
以来,我们感兴趣的对象是一个箭头,箭头,我们设计了一个叉叉的弹射器将箭头准确。由于所需的精度,我们使用伺服电机作为手段精确加载弹射器上的箭头。然而,伺服只能转180度。这个问题是因为箭头和弹射机制是位于特定的初始角度180度范围限制了我们由于没有足够的叉之间的联系和箭头的箭头扔。
然后我们检查直流电机。直流电机的限制是,如果我们想要得到所需的力,手臂旋转两次,或者我们需要一个高力矩马达把箭头(交叉分配预算)。所以,我们决定消除两个问题通过使用一个简单的弹射器和使用气动活塞。

4所示。弹射器和气动活塞驱动

CatapultwithPneumatic.gif
气动活塞与一个旋转铰链的手臂,和一个箭头连接到手臂。发现小的变化在活塞之间的距离等参数的铰链点的铰链旋转手臂,旋转臂的长度和旋转臂和底座之间的距离对结果影响很大。
real_low.gif
使用这种机制,所需的压力达到一个完美的降落的箭壶减少相比之前的机制。此外,由于曲线的手臂,小箭头角度位移是避免,和一个完美的一致性把相对增加。因此,我们敲定这一机制。
我们观察到模拟的观测都是我们看到的一个真正的机器人。

参数估计

我们不知道我们的实际系统的参数,但希望他们在我们的模型有一个现实的仿真工作。我们想知道有很多参数的值,比如箭尾的力量去为一个特定的抛射体路径或发现活塞和摩擦参数。我们不知道这些参数,但是我们当然知道我们工厂的输入和输出。因此,我们使用了优化方法获得我们需要的参数。
paraEst.png

确定箭的力量

我们假设射击角度,目的地,最大高度,最大射程获得抛物方程。
ForceDetermining.gif
我们的输入是一个参考信号,我们从抛物方程生成和输出的X和Z坐标位置的箭头(植物)的输出。使用参数估计,我们发现力土地箭头到所需的位置。

确定活塞和摩擦参数

为此,我们连一桶与零自由度表面附有3公斤的重量,我们才纸的重量。然后我们使用颜色阈值发现中风的位置和时间序列格式保存的位置。
我们用这个保存的数据作为输入到活塞植物通过信号生成器,最终计算出摩擦参数,内部弹簧刚度和阻尼的一个简单的气动活塞。
parameterEstimationGIF.gif

使用操纵杆控制虚拟机器人

的竞争,机器人的性能的一个重要组成部分是手动控制机器人的使用操纵杆。由于机器人需要执行某些任务,我们确保我们测试机器人运动和操纵杆控制模拟。我们的任务必须在3分钟的时间完成,这就是实施逻辑Stateflow大大帮助我们。我们可以保持跟踪的任务是执行和将花费多少时间在每一个国家。
我们也使用操纵杆控制箭头。这些模拟使用的物理参数机制使它尽可能接近硬件。
gameplay.gif
除了提供控制操纵杆,我们还利用信号生成器看到机器人的运动帧的信号给机器人,模拟整个游戏,把箭壶。

未来计划

你刚刚看到我们如何利用MathWorks工具来模拟多个设计建筑前最后的原型。继续同样的方法/工作流,在接下来的一年,我们打算开发一个更精确的方法识别丢失参数来改善我们的机械仿真模型的准确性。我们计划使用自动代码生成之间的联合仿真控制平台以及执行变形杆菌和活性氧使我们的模型更为现实。
今年我们开始与ROS沟通我们的系统和机器人之间产生在一个竞技场co-simulated露台。我们使用仿真软件模型万博1manbetx订阅相机数据的机器人。我们使用这台相机数据理解颜色被发现使用交互式的颜色阈值应用。这些阈值发表从模型所订阅的机器人检测一个箭头指定的颜色。未来几年,我们投资部署方法,使用MATLAB和Simulink ROS节点由于我们发展我们的控制器算法在仿真软件。万博1manbetx
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我们也选择了传感器融合技术将使我们的机器人更精确的决策在自治模式。我们还打算利用一个距离传感器和图像传感器来创建一个3 d对象,可以用来检测对象并确定它们的距离。我们也在计划工作的对象检测使用深度学习与不同背景的模拟环境。

我们的学习之旅

我们广泛使用MATLAB,万博1manbetx和Simscape斜坡弯道开始使用这些工具。然后我们视频MATLAB和Simu万博1manbetxlink机器人领域(尤其是在物理模型)。这些帮助我们了解到开始使用我们的机器人的设计。虽然我们今年的机器人是手动控制,我们增加我们的努力使我们的机器人自主任务在未来几年。和MathWorks工具将扮演一个重要组成部分在我们的旅程。
我们要感谢MathWorks创建工具,帮助我们继续我们的机器人的设计即使我们不能总是在接近我们的硬件。

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类别:
机器人
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