Questo scrittore ha una confessione: Probabilmente posso contare sulle dita delle mani e dei piedi il numero di tiri a canestro riusciti che ho fatto nel corso della mia vita. Quelle poche volte che l'ho fatto, però, penso sempre: "se solo potessi rifarlo così".
Il braccio di lancio del pallone da basket servocomandato.
Alla Penn State Altoona, un gruppo di studenti ha creato un dispositivo che fa quello che io non posso: ottenere lo scatto perfetto ogni volta. Per il loro progetto di capstone dell'ultimo anno, Luke Eckenrode, Brad Long, & Anthony Sisak (con la guida del prof. Jeffrey Moore) si sono presi la briga di costruire un braccio robotico per il lancio del pallone da basket in grado di tirare costantemente un tiro in foul da 15 piedi. L'altezza di partenza del braccio è basata su una persona alta 6'7", l'altezza media di un giocatore NBA, e il canestro è ad un'altezza regolamentare di 10 piedi.
Design precoce
Inizialmente, il team ha costruito un modello concettuale con il movimento fornito unicamente da un pistone pneumatico. Mentre il team ha trovato un certo successo con questo design, non ha fornito la precisione desiderata per questa macchina.
Il servoazionamento DPEANIU-040A400 e l'altra elettronica montata sul dispositivo.
Inoltre, parte dell'obiettivo del progetto era che venisse usato come supporto didattico per gli allenatori su come tirare correttamente a canestro. Il design pneumatico non consentiva il movimento a due link dell'avambraccio e della parte superiore del braccio. Gli studenti avevano bisogno di un gomito articolato per replicare più accuratamente il movimento del lancio umano. Per questo, avevano bisogno di un gomito motorizzato.
Inserisci AMC
Anthony ha contattato ADVANCED Motion Controls nell'autunno del 2019. Più o meno nello stesso periodo, un altro gruppo della Penn State Altoona che costruisce una fresa a getto d'acqua per il suo progetto capstone ha contattato AMC. Il team di ADVANCED Motion Controls ha risposto a entrambi i gruppi e, dopo aver discusso dei progetti, abbiamo accettato di fornire gratuitamente diversi servoazionamenti ai due gruppi. Abbiamo anche fornito alcuni motori e cavi che avevamo a disposizione nel nostro inventario University Outreach.
La squadra del braccio robotico ha finito per andare con un DPEANIU-040A400 servoazionamento digitale e ha lavorato a distanza con i team di supporto tecnico di AMC per far funzionare la combinazione di servoazionamento e motore con il loro controller LabView.
Fare miglioramenti
I calcoli della coppia per il braccio di lancio e il treno di ingranaggi.
Il team ha calcolato attentamente la coppia necessaria per realizzare il tiro. Anche con un azionamento potente come il DPEANIU-040A400, il motore non poteva fornire abbastanza coppia per accelerare la rotazione dell'avambraccio abbastanza rapidamente. Divenne evidente che sarebbe stato necessario un treno di ingranaggi.
Il treno di ingranaggi lavorati
Con la consulenza del team di supporto AMC, gli studenti hanno lavorato per progettare e fabbricare una scatola di ingranaggi impressionante per fornire la coppia necessaria. Il riduttore è stato costruito direttamente nel resto del braccio. Questa sezione del braccio usava un attuatore lineare per fornire il suo slancio verso l'alto.
Per tenere la palla, piuttosto che usare un semplice design a forma di cucchiaio, il team ha stampato in 3D un modello di una mano umana, sempre per riflettere più precisamente il reale lancio umano.
Arco di lancio del basket
Mentre il braccio del robot è ottimizzato e sintonizzato per tiri liberi di 15' da parte di un giocatore di 6'7", il programma LabView che gli studenti hanno generato permetteva diverse altezze e distanze. Il programma LabView utilizza anche il feedback di un laser per misurare più precisamente la distanza dal canestro per tenere conto delle piccole variazioni di distanza dai parametri di input.
Conclusioni
Anche con la pandemia COVID-19 che ha interrotto la regolare attività scolastica nel marzo del 2020, la squadra del braccio robotico di basket è riuscita a completare il suo progetto e a presentarlo su Zoom il 1° maggiost.
I loro test hanno mostrato un tasso di successo di oltre 90%, molto meglio di quanto io possa anche solo sognare.
