对于今天的帖子,Maitreyee Mordekar想把你介绍给团队KJSCE Robocon从k . j . Somaiya工程学院,印度孟买。的团队取得了一个印排名8 National-DD Robocon 2020获得最高的分数第一阶段和第二阶段的比赛。团队将分享他们的经验,使用MATLAB和Simulink的材料来设计他们的机器人玩橄榄球游戏。金宝app舞台上都是你的!

身体的模拟是一个至关重要的部分的设计机器人制造者。它给设计师一个主意关于这个概念的可行性和有助于深入分析在不同的情况下。我们,在MATLAB团队(包括IP西班牙帕瓦尔,Dhruv Joshi,Hritik贾斯瓦尔,Kamal Rohra和塔迦尔Viraj)团队KJSCE Robocon2020年,使用金宝app和Simscape创建模拟的各种机制国家DD-Robocon 2020机器人技术的竞争。

任务是开发机器人玩橄榄球7,其中包括踢橄榄球和运输。比赛发挥橄榄球7的比赛使用两个机器人(投掷机器人和一个踢机器人)。7名成员团队的舞台由两个机器人和五个障碍五防守球员。目标是使投掷机器人(TR)和踢机器人(KR)机器人协作和在横梁上常见的两队踢球。检查这个视频理解竞争问题陈述。

在这个博客中,我们将讨论:

• 怎么我们模型橄榄球吗?
• 问题陈述、设计方案和验证踢机器人和机器人
• 完整的驱动的设计
• 我们准备设计机器人怎么样?

怎么我们模型橄榄球吗?

自从问题围绕着一个橄榄球,我们开始第一个地方是一个橄榄球球模型。当我们开始工作,建模的特点椭球形固体没有出现在Simscape;是一个吗功能现在。什么模型,花了我们大约一个星期可以做现在只有一个简单的块!

我们最初的想法创造一个橄榄球从几个小球体(可以想象为多个领域内的橄榄球)。然而,由于它需要多个联系人,将需要的计算能力,高很多。因此,我们设计了一种新的方法来生成自定义接触表面;我们使用球体模型一个椭球体的组合

• 每个接触球体都有一个固定的从橄榄球的中心位移
• 我们确定球的半径曲率半径的橄榄球。

这就是,我们需要一些接触比创造成千上万的小point-sized球体接触力,使其计算更轻,更快。

这个近似模型给我们一个准确的结果帮助我们准确地模拟球和地面之间的碰撞。

把机器人建模

存在的问题:

什么是最佳抛射范围的压力范围5 - 6米的橄榄球使用我们提出的设计理念?可以得到所需的范围使用我们的想法?

我们建议的设计:

为了达到这个目标,提供了平移运动的活塞旋转臂的帮助下一个齿轮链轮。的链轮旋转手臂,橄榄球抛物运动。

解决方案:

首先,我们设计提出使用Simscape和Simscape多体物理设计。然后,我们必须找到确切的压力,需要把球扔。,因此必须做一点理论应用到我们Simscape模型。

我们需要了解扭矩之间的关系应用于链轮将手臂控制的输入压力。我们使用物理方程,

美元压力\左(P \) = \压裂{F} {} \;和\;转矩\左(\τ\右)= r F $ \倍

包括活塞的摩擦力,

力=(活塞的活塞*区域)所提供的压力,活塞的摩擦力

$ f{年代}= (P *) - f f $ {f}

因此,

转矩应用于链轮=半径链轮*链轮上所施加的力

$ \ tau_{链轮}= r f{年代}$ *

我们提供这个计算扭矩的转动关节位于相同的帧链轮,最终导致圆周运动。

通过提供各种输入之间的压力范围4 - 6条步骤0.2酒吧,我们得到了橄榄球的轨迹。我们选择11.25度的方向垂直度,因为对于一个给定的扭矩,我们实际上观察到的最大范围的角度。

每当橄榄球的高度为零(用蓝线),球接触地面。我们发现相应的水平距离(用黄线)把它推出。在做模拟之后我们获得所需的抛射范围压力范围的4 - 4.4酒吧。

设计机器人踢

存在的问题:

什么是最优压力被应用到联合,以确保橄榄球会在横梁(位于一个1.47米的高度从地面10米的距离的位置踢机器人)?

我们建议的设计:

橄榄球是放在一个三通制造10度与垂直的角度。倾斜是占任何可能出现的轻微倾斜,同时将球。马达的输出轴通过330度旋转逆时针方向,进而旋转踢部分和踢表面。踢表面打橄榄球,所需抛物运动所需的动力。

解决方案:

踢的接触模型机理类似于模型用于投掷和一些小的调整机制。只有降低一半的球被模仿与接触力与三通4表面(2球和2盘形;整个球的接触表面为模拟接触地面和球踢表面和球之间。

像你现在可能已经理解,我们模拟机械踢表面和球之间的冲动。因此,我们需要接触刚度随着球的细节略有变形由于冲动。我们决定这个实验使用铅笔,一把尺子,一个木制板材和loadcell。我们计算的平均硬度为73497.3 N / m

像扔机制,我们连接转换传感器和球之间的三通的x, y和z球的位移。然后我们进行验证,在10米的机器人(黄线),高(蓝线)大于1.47米,这意味着这是一个积分!

我们尝试从模拟结果,我们得到真正的机器人也如预期的一样,与仿真结果是一致的。实际的实验模型给优化结果应用扭矩范围5.0 - 5.6海里,是决定从我们的仿真结果(5.2 - 5.4 Nm扭矩范围)。

在完整的驱动器

在接下来的部分,我们想找到最好的可能路径踢机器人机器人一起抓住橄榄球扔通过的机器人。这是为了确保机器人可以将球一试发现至少确保需要遍历的时候了。

寻找最优路径

我们致力于开发整个竞技场使用Simscape多体。然后我们进口我们踢机器人使用砖固体和刚性变换块。还有,我们进口底盘和车轮通过.STEP文件。

我们首先在理解什么是最优路径通过应用中心的重力。我们与各种机器人的路径到达点1到5。通过模拟和分析,我们发现斜路径适合尝试2和3,而抛物线路径尝试4和5。我们导出的方程点4和5理论上通过使用原始的和期望的位置靠中心的机器人。这些结果是

大概{$ Y = = 2.5 + \ 3.854 \ ast \ (x - 0.575 \右)}$

和

大概{$ Y = = 2.5 + \ 5.2 \ ast \ (x - 0.575 \右)}$

分别。,我们提供这些输入的输入驱动机器人。

就像前面所提到的,我们刚刚在机器人的路径通过提供在机器人的重心坐标,这在很大程度上并不是确切的表示机器人的运动领域。

完整的驱动轮旋转

这里的主要挑战是全方位轮的设计机制。我们进口的.STEP文件全向轮和使用空间在Simscape多体接触力特性。我们的全向轮由一个塑料中心框架和橡胶辊。设计模拟的时候,我们必须准确地确定使用手动优化两种材料的阻尼(我们带阻尼的铬金属作为参考)。

我们使用PID控制逻辑模型操纵机器人穿过舞台。金宝app我们使用两个使用pid串级控制机器人。外PID被用来实现一套基于阅读从变换的目标点传感器。该PID的输出给内部PID速度使车轮转动关节的基础上改变传感器的读数从而准确模拟伺服系统应用于实际的机器人。

然而,由于时间我们能够实现直线路径。这是我们在未来几年将改善和实现。

我们准备设计机器人怎么样?

该模型成功地模拟使用MathWorks工具,它帮助我们完成我们的机器人设计没有严格的物理测试。这是一个巨大的有助于节省时间和人力考虑我们没有直接访问硬件在这些前所未有的时期。

我们的旅程构建机器人开始入手斜坡弯道这是一个伟大的方式开始。一旦我们认为我们有一个把握基础上,我们发展到检查视频从MATLAB和Simulink仿真机器人领域金宝app学生教程和视频页面。视频,特别是帮助我们视频模拟投掷机器人机制;对我们来说是一个伟大的点开始构建模型根据我们的要求。这帮助我们提高基础知识,这样我们可以继续应用基础建设我们把机器人和机器人踢橄榄球与对手团队。

我们感谢MathWorks为我们提供一个健壮的仿真平台为物理模型。

我们希望你喜欢我们的博客,如果你有任何问题或意见,请随时与我们联系roboconkjsce@somaiya.edu!你也可以看看我们视频,模型文件和我们的旅程!