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Der Roboter Dante

Der Roboter Dante

Der Hauptroboter auf seiner Startposition beim Synchronstarttest mit der DrohneDer Hauptroboter auf seiner Startposition beim Synchronstarttest mit der Drohne

 

 

Forderungen an unsere Strategie:

  1. Grundsatzentscheidung: Schnelligkeit, um eine unveränderte Umgebung aufzufinden oder Intelligenz, um auf eine veränderte Umgebung reagieren zu können?
  2. Modularität, um bei Ausfall eines Teilsystems immer noch Fahnen absetzen zu können und allen Teammitgliedern die Möglichkeit zu bieten, selber etwas zu konstruieren.

Strategiefindung:

Etwa drei Wochen nach Erscheinen der Regeln durch viele Gruppen- und Einzeldiskussionen.

Unsere endgültige Strategie:

Zwei schnelle Drohnen starten unter dem Hauptroboter, besetzen die beweglichen Planeten und schieben diese beiseite. Der Hauptroboter fährt gerade zur Sonne, setzt dort eine Fahne ab, zieht sich zurück und setzt zwei Fahnen auf unsere Heimat-Planeten ab. Währenddessen schießt ein Katapult zwei weitere Fahnen auf die gegnerischen Heimat-Planeten. Um die Sonne und die beiden Heimatplaneten sicher zu haben, wird bei den Fahnen für besondere Standfestigkeit und einen Verteidigungsmechanismus gesorgt.

KONSTRUKTION

Konstruktion des Fahrwerks des Hauptroboters:

Anforderungen:

Schnelligkeit, genug Platz für schnelle Drohnen und Katapult zwischen den Beinen

Vorgehensweise:

1. Zielsetzung: Der Roboter soll in einer Sekunde die Sonne erreichen

2. Rechnungen:

  • Was folgt daraus für eine Beschleunigung?
  • Welche Motorleistung wird benötigt?
  • Wie muss die maximale Geschwindigkeit gewählt werden?
  • Was für eine Rolle spielt die Haftung der Räder?
  • Welches Übersetzungsverhältnis ist das günstigste

3. Auswahl der Komponenten:

  • Motoren: Zwei Modellbaumotoren der Fimra Graupner (Speed 600)
  • Getriebe: Zahnräder der Firmen Conrad Modellbau und Mädler Zahnräder
  • Räder: Nach Tests erwiesen sich Räder von Rollerblades als gut steuerbar und hafteten gut.

4. Konstruktion mit ProEngineer:

  • Passt alles?
  • Kann man es fertigen?

5. Fertigung der Einzelteile im Institut für Kontruktionstechnik der RWTH Aachen

Probleme:

  • Nach dem Zusammenbau traten Vibrationen auf, über die wir nicht nachgedacht hatten
  • Der Roboter konnte zwar die gewünschte Beschleunigung erreichen, hob dabei aber vorne durch eine ungünstige Schwerpunktslage ab

Konstruktion des Absetzmechanismus für die Sonnendrohne:

Anforderungen:

  • Hohe Zuverlässigkeit
  • Überbrückung der Differenz der Anfangshöhe des Roboters von 30cm auf 40cm Höhe.
  • Auslösen durch Auftreffen auf die Sonne
  • Vermeidung zusätzlicher Motoren und Servomotoren auf Wunsch der Elektroniker

Vorgehensweise:

1. Durchspielen verschiedener Grundsysteme:

  • Hochheben wie bei einem Gabelstapler
  • Drehbewegung wie bei einem Katapult
  • Entscheidung für die Drehbewegung

2. Wo kommt die notwendige Energie her?

  • Nutzung der kinetischen Energie des Roboters beim Auftreffen auf die Sonne, dient gleichzeitig als Auslöser

3. Entwurf:

  • Zwei Zahnstangen, treiben zwei Zahnräder an, die das Gestell, auf dem die Sonnendrohne liegt, nach oben drehen.
  • Wie lang muss der Laufweg der Zahnstangen sein?
  • Welche Zahnräder müssen gewählt werden? Sind Gegengewichte erforderlich?
  • Wo sollte das System auf dem Fahregestell fixiert werden?

4. Konstruktion mit ProEngineer

5. Fertigung der Teile im Institut für Kontruktionstechnik

Probleme:

  • Unterschätzung der Trägheit des Systems, dadurch ist der Roboter nicht stark genug, die Fahne alleine abzusetzen

Lösung:

Anbringung einer zusätzlichen Feder genau so, dass sie den Roboter in den schwierigen Phasen der Drehbewegung unterstützt, die Drohne aber nicht unnötig beschleunigt

Konstruktion des Katapults:

 Anforderungen:

  • Zielgenauigkeit +/- 5cm auf 2,7m Distanz
  • Reproduzierbare Würfe
  • Einfach und schnell aufzustellen
  • Projektil fixierend
  • Kleine Bauweise

Vorgehensweise:

1. Gewichtung der Anforderungen gegeneinander

2. Gegenüberstellung verschiedener Schussmechanismen

  • Kanone
  • Armbrust
  • Ausgewählt wurde ein Löffelkatapult

3. Auswahl des Projektils

  • Fahne Solo
  • Fahne mit Knetmasse
  • Gelkugel mit Fahne
  • Federball

4. Kosten und Zeitabschätzungen

5. Berechnungen für Flugbahn und Federenergie

Probleme:

  • Durch den Zwang einer kleinen Bauweise und die Auflage zwei Katapulte mit nur einer PMI zu realisieren, konnte nicht das optimale Projektil (Federball) ausgegählt werden.
  • Zu stark verallgemeinerte Berechnung der Federn
  • Reproduzierbarkeit bei langem Flug schlecht
  • Fahne rutscht vom Planeten

Lösung:

  • Einsatz selbstgewickelter Federn
  • Statt Knetmasse verwendeten wir "Schleimi"-Haftgummi vom Team Yverdon

Drohne:

Anforderungen:

  • Schnelles Erreichen der beweglichen Planeten (vor dem Gegner)
  • Entfernung des Planeten von seiner Position
  • Absetzten einer Fahnen mit möglichst hohem Fahnenmast
  • Abkoppeln des Fahnenteils von der Drohne

Technische Daten

  • Höhe: 150 mm
  • Durchmesser: 150 mm
  • Kampfgewicht ca. 1,7 kg
  • Einzelteile: ca. 160 (zzgl. der Elektronik)
  • Materialien: Aluminium, Stahl, Messing
  • Antrieb: 2xSpeed 400 (Graupner)
  • theoretische Geschwindigkeit: ca. 4m/sec
  • Stromversorgung: 1. Akkupack für die Motoren: 7,2 V, 1600 mAh; 2. Akkupack für den Prozessor und den Servo: 9,6 V 600 mAh
  • Elektronik:
  1. Platine: Prozessor HC11
  2. Platine: Sensorenkarten (Wegmeäsystem, weitere Sensoren die geplant waren aber nicht zum Einsatz gekommen sind)
  3. Platine: Versorgungskarte (Motorenregelung)
  4. Platine: Kontrollkarte (Ein-Aus-Schalter, Statusanzeige (LEDs), Feinkalibrierung)
  • Zeitraum von Entwicklung/Konstruktion bis zur Fertigstellung: September 2000 - Mai 2001

Probleme:

  • hoher Schwerpunkt, dadurch kann die volle Beschleunigung nicht genutzt werden
  • Wellenstahl zu weich, dadurch haben sich die Antriebswellen etwas verbogen
  • Stahl der Grundbleche rostet
  • die Drohne ist nur recht ungenau zu regeln, wahrscheinlich wegen des Schwerpunktes und einem hohen Schlupf (diese Phänomene treten nämlich nur bei der Beschleunigung auf