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Die Aufgabenstellung
Wir bauen einen kooperierenden Roboter, der die Aufgabenstellung des Systemtechnikprojekt 2020-2021 gemeinsam mit dem Roboter unseres Partnerteams erfüllen kann.
Die Funktionsweise
Der Roboter startet an einer definierten Stelle auf dem Gebäude 2. Von dort aus scannt er den Microcode auf den Rohren. Hat er das passende Rohr gefunden nimmt er es mit dem Greifarm auf. Der Roboter fährt mit dem Rohr zur Stütze. Hier verbinden die beiden Roboter die Rohre und setzten sie auf die Stütze ab. Nun stützt sich der Roboter an dem Rohr ab und zieht sich in die Höhe. Mit dem Greifarm fährt der Roboter in die Mitte der Rohre, wo er sich mit dem Partner Roboter verbindet. Gemeinsam senken sich die Roboter auf die Stahlträgerwände und fahren zum Treffpunkt.
Das Konzept
Der Roboter befindet sich auf seiner Startposition.
Der Roboter kippt den Greifarm und fährt auf die Position, um das erste Rohr zu scannen.
Wenn das gescannte Rohr nicht das Richtige ist, fährt der Roboter unter das zweite Rohr. Dieses Rohr wird ebenfalls gescannt. Sobald der Roboter das richtige Rohr erkennt, ist die Rohrsuche erledigt. Sollten die beiden ersten Rohre nicht die richtigen sein, muss also das dritte Rohr das korrekte sein und der Suchvorgang kann auch beendet werden.
Hat der Roboter das richtige Rohr gefunden beginnt der Greifprozess. Der Greiffarm ändert nun den Winkel und fährt in die Höhe. Sobald er die Richtige Position erreicht, öffnet sich der Greifarm. Der Greifer bewegt sich zum Rohr und schliesst sich.
Durch die Bewegung der Rollen zieht der Greifarm das Rohr heraus.
Der Greiffarm ändert den Winkel so, dass er wieder geradesteht und fährt in die Höhe. Das Rohr wird in die richtige Position gebracht und der Roboter fährt auf den Kopplungspunkt.
Anschliessend bewegt der Roboter das Rohr in die Mitte, wo sich das Rohr, mit dem des Partnerteams koppelt. Gemeinsam senken die Roboter das verbundene Rohr auf die Halterung.
Der Roboter zieht sich in die Höhe und fährt über das Rohr in die Mitte. In der Mitte verbindet sich der Roboter mit dem anderen.
Der Greiffarm wird geöffnet und die Roboter senken sich auf die Schiene.
Gemeinsam fahren sie auf den Schienen in das Ziel.
Die Teilfunktionen
Bewegung auf der Fläche: 2 angetriebene Räder und Kugeln
Die Bewegung auf der Fläche erfolgt mit zwei Rädern, welche über eine Achse miteinander verbunden sind. Diese werden mit einem Motor angesteuert, sodass sich der Roboter nur in eine Richtung bewegen kann. Die Restlichen Bewegungen müssen vom Arm erledigt werden. Zur Stabilisierung des Roboters werden zwei Kugeln verbaut, damit er nicht kippt. An der Unterseite des Roboters ist eine Reflexlichtschranke eingebaut. Diese misst die Helligkeit des Untergrunds, wodurch Markierungen am Boden erkannt werden. Der Roboter weiss anhand dieser Markierungen, wo er sich auf dem Spielfeld befindet.
Rohre greifen und Bewegung auf dem Rohr: Greifarm mit 4 Rollen
Das Greifen und die Bewegung auf dem Rohr wird mit demselben Greiffarm ausgeführt.
Der Greifarm besteht aus 4 Rollen, wovon eine angetrieben ist und sich öffnen bzw. schliessen lässt. Auf dem Arm ist eine Kamera angebracht, mit welcher der Microcode ausgelesen wird. Ausserdem ist eine Reflexlichtschranke am Arm angebracht, welche Markierungen am Rohr erfasst und so die Position erkennt. Der gesamte Greifarm lässt sich ausfahren und kippen, um die Rohre zu scannen, zu greifen und zu positionieren.
Rohrverbindung: Zapfen mit Magnet
Die Verbindung zwischen den beiden Rohren wird mitels Zapfen und Magneten hergestellt. An den Rohren sind bereits Zapfen angebracht. Im inneren der Zapfen befinden sich Magnete, welche ebenfalls durch Klebstoff fixiert wurden. Werden nun die Rohre zusammengefügt, werden sie durch die runde Form zentriert und durch die Magnete zusammengehalten.
Roboter-Kopplung: Magnete
Die Roboter müssen sich koppeln, um gemeinsam die Schienen passieren zu können. Auf beiden Robotern sind an der Seite drei Magnete mithilfe von Klebstoff angebracht. Die Magnete sind als Dreieck angeordnet. Durch die magnetische Anziehungskraft werden die beiden Roboter zusammengehalten. Ein Mikroschalter erkennt die erfolgreiche Kopplung der Roboter.
Bewegung auf Schiene: Gelagerte Rolle
Der Roboter muss auf einer Schiene nach unten fahren, um seine Endposition zu erreichen. Auf der Unterseite des Roboters sind zwei Rolle angebracht. Der Roboter liegt an diesen Rollen auf der Schiene auf und rollt durch die Neigung nachunten ins Ziel.