Penn State Altoona - Robotik Basketbol Kolu

Bu yazarın bir itirafı var: Hayatım boyunca attığım başarılı basketbol şutlarının sayısını muhtemelen el ve ayak parmaklarımla sayabilirim. Ancak bunu yaptığım birkaç seferde hep "keşke aynı şekilde tekrar yapabilsem" diye düşünürüm.

robot basketbol atma kolu

Servo kontrollü basketbol fırlatma kolu.

Penn State Altoona'da bir grup öğrenci benim yapamadığımı yapan bir cihaz yarattı: her seferinde mükemmel kareyi yakalamak. Son sınıf bitirme projeleri için, Luke Eckenrode, Brad Long, & Anthony Sisak (Profesörün rehberliğinde) Jeffrey Moore) sürekli olarak 15 metreden faul atışı yapabilen robotik bir basketbol topu fırlatma kolu yapmayı kendilerine görev edindiler. Kolun başlangıç yüksekliği, bir NBA oyuncusunun ortalama boyu olan 6'7" boyundaki bir kişiye dayanıyor ve pota 10 fitlik bir düzenleme yüksekliğinde.

Erken Tasarım

Başlangıçta ekip, hareketin yalnızca pnömatik bir piston tarafından sağlandığı bir konsept model inşa etti. Ekip bu tasarımla bir miktar başarı elde etse de, bu makine için istenen hassasiyeti sağlayamadı.

Robotik basketbol kolu için Servo Sürücü ve elektronik aksam montajı

DPEANIU-040A400 servo sürücü ve cihaz üzerine monte edilmiş diğer elektronikler.

Buna ek olarak, projenin hedeflerinden biri de basketbol topunun nasıl düzgün bir şekilde atılacağı konusunda antrenörler için bir eğitim aracı olarak kullanılmasıydı. Pnömatik tasarım, ön kol ve üst kolun iki bağlantılı hareketine izin vermiyordu. Öğrenciler, insan atış hareketini daha doğru bir şekilde taklit edebilmek için mafsallı bir dirseğe ihtiyaç duydular. Bunun için motor tahrikli bir dirseğe ihtiyaçları vardı.

AMC'ye girin

Anthony, 2019 sonbaharında ADVANCED Motion Controls ile iletişime geçti. Aynı dönemde, Penn State Altoona'dan bitirme projeleri için bir su jeti kesici inşa eden başka bir grup da AMC ile iletişime geçti. ADVANCED Motion Controls ekibi her iki gruba da yanıt verdi ve projeler hakkında biraz ileri geri konuştuktan sonra, iki gruba ücretsiz olarak birkaç servo sürücü tedarik etmeyi kabul ettik. Ayrıca Üniversite Sosyal Yardım envanterimizde bulunan bazı motorları ve kabloları da sağladık.

Robot kolu ekibi, bir robot kolu ile DPEANIU-040A400 dijital servo sürücü ve AMC'nin teknik destek ekipleriyle uzaktan çalışarak servo sürücü ve motor kombinasyonunun LabView kontrolörleriyle çalışmasını sağladı.

İyileştirmeler Yapmak

Fırlatma kolu ve dişli takımı için tork hesaplamaları.

Ekip, atışı gerçekleştirmek için gerekli torku dikkatlice hesapladı. DPEANIU-040A400 gibi güçlü bir tahrikle bile motor, ön kol dönüşünü yeterince hızlı bir şekilde hızlandırmak için yeterli tork sağlayamadı. Bir dişli takımının gerekli olacağı ortaya çıktı.

robotik basketbol atma kolu dişli takımı

İşlenmiş dişli takımı

AMC destek ekibinin tavsiyesiyle öğrenciler, gerekli torku sağlamak için etkileyici bir dişli kutusu tasarlamak ve imal etmek için çalıştılar. Dişli kutusu doğrudan kolun geri kalanına yerleştirildi. Kolun bu bölümü yukarı doğru ivme sağlamak için doğrusal bir aktüatör kullandı.

Topu tutmak için kaşık şeklinde basit bir tasarım kullanmak yerine ekip, yine gerçek insan atışını daha kesin bir şekilde yansıtmak için bir insan eli modelini 3D olarak yazdırdı.

robotik basketbol kolu fırlatma yayı

Basketbol Atış Yayı

Robot kolu 1.80 boyundaki bir oyuncunun 15 metreden serbest atış atışı için optimize edilmiş ve ayarlanmış olsa da, öğrencilerin oluşturduğu LabView programı farklı yükseklik ve mesafelere izin veriyordu. LabView programı ayrıca, giriş parametrelerine göre mesafedeki küçük değişiklikleri hesaba katmak amacıyla çemberden olan mesafeyi daha hassas bir şekilde ölçmek için bir lazerden gelen geri bildirimi kullanmaktadır.

Sonuçlar

Mart 2020'de COVID-19 salgınının normal eğitimi sekteye uğratmasına rağmen robotik basketbol kolu ekibi projelerini tamamlamayı ve 1 Mayıs'ta Zoom üzerinden sunmayı başardıst.

Yaptıkları testler 90%'nin üzerinde bir atış başarı oranı gösterdi ki bu benim hayal edebileceğimden bile çok daha iyi.