Este escritor tiene una confesión: Probablemente puedo contar con los dedos de las manos el número de tiros de baloncesto exitosos que he realizado a lo largo de mi vida. Sin embargo, las pocas veces que lo he hecho, siempre pienso: "si pudiera volver a hacerlo así".
El brazo de lanzamiento de baloncesto servocontrolado.
En Penn State Altoona, un grupo de estudiantes creó un dispositivo que hace lo que yo no puedo: conseguir la toma perfecta en todo momento. Para su proyecto final de carrera, Luke EckenrodeBrad Long y Anthony Sisak (con la orientación del profesor Jeffrey Moore) se encargaron de construir un brazo robótico para lanzar balones de baloncesto que pudiera lanzar sistemáticamente tiros de falta de 15 pies. La altura inicial del brazo se basa en una persona de 1,90 metros, la altura media de un jugador de la NBA, y el aro está a una altura reglamentaria de 3 metros.
Diseño temprano
En un principio, el equipo construyó un modelo conceptual cuyo movimiento era proporcionado únicamente por un pistón neumático. Aunque el equipo tuvo cierto éxito con este diseño, no ofrecía la precisión deseada para esta máquina.
El servoaccionamiento DPEANIU-040A400 y otros componentes electrónicos montados en el dispositivo.
Además, parte del objetivo del proyecto era que se utilizara como ayuda para la enseñanza de los entrenadores sobre cómo lanzar correctamente una pelota de baloncesto. El diseño neumático no permitía el movimiento de dos eslabones del antebrazo y el brazo. Los estudiantes necesitaban un codo articulado para reproducir con mayor precisión el movimiento de lanzamiento humano. Para ello, necesitaban un codo motorizado.
Entrar en AMC
Anthony se puso en contacto con ADVANCED Motion Controls en otoño de 2019. Más o menos al mismo tiempo, otro grupo de Penn State Altoona que estaba construyendo una cortadora de chorro de agua para su proyecto final también se puso en contacto con AMC. El equipo de ADVANCED Motion Controls respondió a ambos grupos, y después de algunas idas y venidas para discutir los proyectos, acordamos suministrar varios servoaccionamientos a los dos grupos de forma gratuita. También proporcionamos algunos motores y cableado que teníamos disponibles en nuestro inventario de extensión universitaria.
El equipo de brazos robóticos acabó optando por un DPEANIU-040A400 servoaccionamiento digital y trabajó a distancia con los equipos de asistencia técnica de AMC para conseguir que la combinación de servoaccionamiento y motor funcionara con su controlador LabView.
Cómo hacer mejoras
Los cálculos de par para el brazo lanzador y el tren de engranajes.
El equipo calculó cuidadosamente el par necesario para realizar el disparo. Incluso con un accionamiento potente como el DPEANIU-040A400, el motor no podía proporcionar un par suficiente para acelerar la rotación del antebrazo con la rapidez necesaria. Se hizo evidente que sería necesario un tren de engranajes.
El tren de engranajes mecanizado
Con el asesoramiento del equipo de apoyo de AMC, los estudiantes trabajaron para diseñar y fabricar una impresionante caja de engranajes que proporcionara el par necesario. La caja de engranajes se integró directamente en el resto del brazo. Esta sección del brazo utilizaba un actuador lineal para proporcionar su impulso hacia arriba.
Para sujetar la pelota, en lugar de utilizar un simple diseño con forma de cuchara, el equipo imprimió en 3D un modelo de mano humana, también para reflejar con mayor precisión el lanzamiento humano real.
Arco de lanzamiento de baloncesto
Aunque el brazo del robot está optimizado y ajustado para los lanzamientos de tiros libres de 15' de un jugador de 6'7", el programa LabView que generaron los estudiantes permitía diferentes alturas y distancias. El programa LabView también utiliza la retroalimentación de un láser para medir con mayor precisión la distancia desde el aro para tener en cuenta las pequeñas variaciones en la distancia de los parámetros de entrada.
Conclusiones
A pesar de que la pandemia de COVID-19 interrumpió las clases en marzo de 2020, el equipo del brazo robótico de baloncesto consiguió completar su proyecto y presentarlo a través de Zoom el 1 de mayost.
Sus pruebas mostraron una tasa de éxito de disparo de más de 90%, mucho mejor de lo que yo podría soñar.
