Dieser Schriftsteller hat ein Geständnis: Ich kann wahrscheinlich die Anzahl erfolgreicher Basketballschläge, die ich im Laufe meines Lebens gemacht habe, an meinen Fingern und Zehen abzählen. Die wenigen Male, die ich habe, denke ich jedoch immer: „Wenn ich das nur so noch einmal machen könnte.“
Der servogesteuerte Basketball-Wurfarm.
An der Penn State Altoona hat eine Gruppe von Studenten ein Gerät entwickelt, das das kann, was ich nicht kann: jedes Mal die perfekte Aufnahme machen. Für ihr Senior-Capstone-Projekt Lukas Eckenrode, Brad Long und Anthony Sisak (unter der Leitung von Professor Jeffrey Moore) haben es auf sich genommen, einen Roboter-Basketball-Wurfarm zu bauen, der konstant 15-Fuß-Foul-Schüsse abgeben kann. Die Ausgangshöhe für den Arm basiert auf einer 6 Fuß 7 Zoll großen Person, der durchschnittlichen Größe eines NBA-Spielers, und der Reifen hat eine reguläre Höhe von 10 Fuß.
Frühes Design
Zunächst baute das Team ein Konzeptmodell, bei dem die Bewegung ausschließlich von einem pneumatischen Kolben bereitgestellt wurde. Obwohl das Team mit diesem Design einige Erfolge erzielte, lieferte es nicht die für diese Maschine gewünschte Präzision.
Der Servoantrieb DPEANIU-040A400 und andere auf dem Gerät montierte Elektronik.
Darüber hinaus war es Teil des Projektziels, es als Lehrmittel für Trainer zu verwenden, wie man einen Basketball richtig schießt. Das pneumatische Design erlaubte keine zweigliedrige Bewegung eines Unterarms und eines Oberarms. Die Schüler brauchten einen beweglichen Ellbogen, um die menschliche Wurfbewegung genauer nachzubilden. Dafür brauchten sie einen motorbetriebenen Winkel.
AMC eingeben
Anthony wandte sich im Herbst 2019 an ADVANCED Motion Controls. Etwa zur gleichen Zeit wandte sich eine andere Gruppe aus der Penn State Altoona, die einen Wasserstrahlschneider für ihr Decksteinprojekt baute, ebenfalls an AMC. Das Team von ADVANCED Motion Controls ging auf beide Gruppen ein, und nach einigem Hin und Her, in dem die Projekte besprochen wurden, einigten wir uns darauf, den beiden Gruppen mehrere Servoantriebe kostenlos zur Verfügung zu stellen. Wir stellten auch einige Motoren und Kabel zur Verfügung, die wir in unserem University Outreach-Inventar hatten.
Das Roboterarm-Team ging schließlich mit a DPEANIU-040A400 digitalen Servoantrieb und arbeitete aus der Ferne mit den technischen Supportteams von AMC zusammen, um die Kombination aus Servoantrieb und Motor mit ihrem LabView-Controller zum Laufen zu bringen.
Verbesserungen vornehmen
Die Drehmomentberechnungen für Wurfarm und Räderwerk.
Das Team berechnete sorgfältig das erforderliche Drehmoment, um den Schuss auszuführen. Selbst bei einem leistungsstarken Antrieb wie dem DPEANIU-040A400 konnte der Motor nicht genug Drehmoment aufbringen, um die Unterarmrotation schnell genug zu beschleunigen. Es wurde offensichtlich, dass ein Räderwerk notwendig sein würde.
Das bearbeitete Räderwerk
Mit der Beratung des AMC-Supportteams arbeiteten die Studenten daran, ein beeindruckendes Getriebe zu entwerfen und herzustellen, um das erforderliche Drehmoment bereitzustellen. Das Getriebe wurde direkt in den Rest des Arms eingebaut. Dieser Abschnitt des Arms verwendete einen linearen Aktuator, um seinen Aufwärtsimpuls bereitzustellen.
Um den Ball zu halten, anstatt ein einfaches löffelförmiges Design zu verwenden, druckte das Team ein Modell einer menschlichen Hand in 3D, um den tatsächlichen menschlichen Wurf genauer wiederzugeben.
Basketball-Wurfbogen
Während der Roboterarm für 15-Fuß-Freiwurfschüsse eines 6-Fuß-7-Zoll-Spielers optimiert und abgestimmt ist, ermöglichte das von den Schülern erstellte LabView-Programm unterschiedliche Höhen und Entfernungen. Das LabView-Programm verwendet auch Feedback von einem Laser, um den Abstand vom Reifen genauer zu messen, um kleine Abweichungen des Abstands von den Eingabeparametern zu berücksichtigen.
Schlussfolgerungen
Selbst als die COVID-19-Pandemie im März 2020 den regulären Schulunterricht unterbrach, gelang es dem Roboter-Basketballarmteam, sein Projekt abzuschließen und es am 1. Mai über Zoom zu präsentierenst.
Ihre Tests zeigten eine Schusserfolgsrate von über 90%, weit besser, als ich mir auch nur erträumen konnte.
