Diseño y construcción de robots para la competencia VEX AI

Índice

1. Introducción
2. Equipo y divisiones
   1. Equipo de diseño
   2. Equipo de construcción
   3. Equipo de programación
   4. Equipo de divulgación y marketing
   5. Equipo de fabricación
3. Análisis del juego
4. Diseño del robot
   1. Diseño para anotar bolas
   2. Mecanismo de captura y sujeción de bolas
   3. Mecanismo de filtrado de bolas
   4. Mecanismo de Toma de bolas
5. Proceso de diseño y fabricación
   1. Uso de CAD para prototipado rápido
   2. Impresión 3D de piezas personalizadas
   3. Uso de fresadora CNC
   4. Fabricación de poli-carbonato
6. Configuración del robot
   1. Configuración del tren motriz
   2. Configuración del mecanismo de captura de bolas
   3. Configuración del mecanismo de lanzamiento
   4. Configuración del sistema de filtrado
   5. Configuración del mecanismo de toma de bolas
7. Sensores utilizados
   1. Sensor óptico
   2. Sensor inercial
   3. Encoders de motor
8. Programación del robot
   1. Snippets de código
   2. Estructuras de datos utilizadas
   3. Análisis matemático
   4. Odometría y navegación
9. Modo autónomo
   1. Ruta autónoma para el robot de 24 pulgadas
   2. Ruta autónoma para el robot de 15 pulgadas
10. Comunicación y documentación
    1. Uso de Zoom y Slack
    2. Registro en el cuaderno de ingeniería
    3. Uso de gráficos de Gantt
11. Impacto en la comunidad
    1. Torneos y eventos organizados
    2. Recaudación de fondos y donaciones
12. Reflexiones finales

🤖 Diseño y construcción de robots para la competencia de robótica VEX AI

La competencia de robótica VEX AI ha sido un desafío emocionante para nuestro equipo, el equipo VEX 3303A. A lo largo de la temporada, hemos trabajado arduamente para diseñar y construir robots que sean eficientes y efectivos en el juego de este año, VEX Change Up.

1. Introducción

¡Hola a todos! Soy Arya Sasikumar, el capitán del equipo VEX 3303A. Estoy encantado de presentarles nuestra entrevista de ingeniería y compartir con ustedes los detalles de nuestro diseño y construcción de robots para la competencia de robótica VEX AI.

2. Equipo y divisiones

Nuestro equipo está compuesto por 18 miembros y está dividido en cinco divisiones principales: diseño, construcción, programación, divulgación y marketing, y fabricación. Cada división juega un papel crucial en el proceso de diseño y construcción de nuestros robots.

2.1 Equipo de diseño

El equipo de diseño es responsable de crear los conceptos iniciales del robot y realizar análisis del juego. Utilizamos varios criterios, como la velocidad, la precisión y la consistencia, para evaluar las diferentes opciones de diseño, como la rueda de inercia, la cinta transportadora y el mecanismo de elevación. La captura y sujeción precisa de las bolas, así como el filtrado Correcto del color, son elementos clave en nuestro diseño.

2.2 Equipo de construcción

El equipo de construcción se encarga de implementar los diseños del equipo de diseño y construir el robot en sí. Nos centramos en la selección de un tren motriz adecuado, como el tren motriz de tanque, que nos brinda la comodidad y la capacidad de agregar varios mecanismos importantes en el robot. También desarrollamos un sistema de captura de bolas confiable y un mecanismo de lanzamiento eficiente.

2.3 Equipo de programación

El equipo de programación es responsable de escribir el código que controla el robot y permite su funcionamiento autónomo. Utilizamos una variedad de sensores, como el sensor óptico, el sensor inercial y los encoders de motor, para recopilar datos del entorno y guiar las acciones del robot.

2.4 Equipo de divulgación y marketing

El equipo de divulgación y marketing se encarga de promover nuestro equipo y nuestros eventos en la comunidad. Organizamos torneos y eventos de habilidades para ayudar a otros equipos a mejorar sus habilidades y recaudamos fondos para apoyar a organizaciones benéficas locales.

2.5 Equipo de fabricación

El equipo de fabricación se encarga de la producción de piezas y componentes que se utilizarán en el robot. Utilizamos tecnología como la impresión 3D y el fresado CNC para fabricar piezas personalizadas que se adaptan a nuestras necesidades específicas.

3. Análisis del juego

Antes de comenzar el proceso de diseño, realizamos un análisis exhaustivo del juego VEX Change Up. Este análisis nos permite comprender las reglas y los objetivos del juego, así como identificar las estrategias más eficientes para lograr la puntuación más Alta posible.

En el juego VEX Change Up, hay dos alianzas, la alianza roja y la alianza azul. Nuestro objetivo es superar al equipo contrario anotando bolas y desanotando las bolas del equipo contrario. Para lograr esto, debemos considerar la manera óptima de anotar bolas y las estrategias de desanotado más efectivas.

4. Diseño del robot

El diseño del robot es un proceso crítico en el que determinamos cómo nuestro robot logrará los objetivos del juego de la manera más eficiente posible. El diseño debe tener en cuenta la captura precisa de bolas, la sujeción segura de las mismas, el filtrado correcto de los colores de las bolas y la capacidad de maniobrar por todo el campo de juego.

4.1 Diseño para anotar bolas

Una de las principales consideraciones en nuestro diseño es la capacidad de anotar bolas de manera rápida y precisa. Consideramos diferentes mecanismos como el volante con capota, la cinta transportadora y el mecanismo de elevación. Finalmente, decidimos utilizar el sistema de lanzamiento con volantes y capota, ya que ofrece una alta velocidad, precisión y consistencia en la anotación de bolas.

4.2 Mecanismo de captura y sujeción de bolas

Para capturar y sujetar las bolas de manera efectiva, implementamos un mecanismo de captura neumático. Este mecanismo permite abrir y cerrar las pinzas de captura según sea necesario, lo que aumenta nuestra tolerancia al capturar las bolas y nos permite recoger las bolas con mayor precisión.

4.3 Mecanismo de filtrado de bolas

El filtrado de bolas es otro aspecto importante en nuestro diseño, ya que debemos asegurarnos de anotar las bolas correctas en los goles correspondientes. Para lograr esto, utilizamos un sistema de filtrado neumático que nos permite expulsar las bolas no deseadas desde el interior del robot. Esto nos permite clasificar las bolas rápidamente y de manera eficiente.

4.4 Mecanismo de toma de bolas

Además de anotar y desanotar bolas, debemos tener la capacidad de tomar bolas del campo de juego de manera eficiente. Para lograr esto, implementamos un mecanismo de toma de bolas neumático que nos permite abrir y cerrar las pinzas de captura según sea necesario. De esta manera, podemos recoger las bolas con un mayor margen de error y aumentar nuestra eficiencia en el campo de juego.

5. Proceso de diseño y fabricación

Durante el proceso de diseño y fabricación de nuestros robots, utilizamos diversas herramientas y técnicas para garantizar la precisión y la calidad de nuestros robots. A continuación, describiremos algunas de las etapas clave de este proceso.

5.1 Uso de CAD para prototipado rápido

Utilizamos software de CAD (diseño asistido por computadora) para crear modelos digitales de nuestro robot. Esto nos permite realizar prototipos rápidos y realizar pruebas virtuales antes de fabricar las piezas físicas. Esto ahorra tiempo y reduce el desperdicio de materiales.

5.2 Impresión 3D de piezas personalizadas

Utilizamos impresoras 3D para fabricar piezas personalizadas que se adaptan perfectamente a nuestras necesidades. Esto nos permite crear componentes únicos que mejoran la funcionalidad y el rendimiento de nuestros robots.

5.3 Uso de fresadora CNC

Para refinar nuestras piezas y garantizar una precisión óptima, utilizamos una fresadora CNC. Esta tecnología nos permite crear cortes y grabados precisos en materiales como el aluminio y el plástico.

5.4 Fabricación de poli-carbonato

También utilizamos el poli-carbonato para fabricar componentes que requieren resistencia y durabilidad. Este material es ligero pero resistente, lo que lo convierte en una opción ideal para partes de protección y reforzamiento en nuestros robots.

6. Configuración del robot

La configuración correcta de nuestro robot es esencial para que funcione de manera óptima en el campo de juego. Durante este proceso, ajustamos y afinamos cada componente para garantizar un rendimiento máximo.

6.1 Configuración del tren motriz

Seleccionamos un tren motriz de tanque para nuestros robots, ya que nos brinda la mejor combinación de maniobrabilidad y capacidad de carga. Utilizamos motores turbo y ratios de engranajes específicos para lograr la velocidad y el torque ideales para nuestro juego.

6.2 Configuración del mecanismo de captura de bolas

El mecanismo de captura de bolas debe ser lo suficientemente robusto como para sujetar las bolas de manera segura y efectiva. Utilizamos una combinación de pinzas y pistones neumáticos para lograr la mejor sujeción y capacidad de ajuste.

6.3 Configuración del mecanismo de lanzamiento

El mecanismo de lanzamiento es una parte crucial de nuestro diseño, ya que nos permite anotar las bolas en los goles. Utilizamos volantes con capota que giran a alta velocidad para lanzar las bolas con precisión y consistencia.

6.4 Configuración del sistema de filtrado

El sistema de filtrado nos permite separar las bolas por color y asegurarnos de anotar las bolas correctas en los goles correspondientes. Utilizamos un sistema neumático que expulsa las bolas no deseadas de manera rápida y eficiente.

6.5 Configuración del mecanismo de toma de bolas

El mecanismo de toma de bolas debe ser capaz de recoger las bolas del campo de juego de manera rápida y precisa. Utilizamos pinzas y pistones neumáticos que se abren y cierran según sea necesario para garantizar la máxima eficiencia en la recogida de bolas.

7. Sensores utilizados

Nuestros robots utilizan una variedad de sensores para recopilar datos del entorno y ayudar a guiar las acciones del robot. Estos sensores incluyen:

7.1 Sensor óptico

El sensor óptico utiliza láseres para detectar objetos en el entorno y medir la distancia a esos objetos. Utilizamos este sensor para diferenciar entre las bolas rojas y azules y determinar la posición y la distancia de las bolas con respecto al robot.

7.2 Sensor inercial

El sensor inercial mide la rotación y la aceleración del robot. Utilizamos este sensor para detectar colisiones y cambios bruscos en la aceleración, lo que nos permite tomar acciones adecuadas para evitar daños.

7.3 Encoders de motor

Los encoders de motor miden la distancia que el motor ha recorrido. Utilizamos estos encoders para realizar un seguimiento de la posición del robot y ayudarnos a determinar su ubicación precisa en el campo de juego.

8. Programación del robot

La programación es una parte esencial de nuestro proceso de diseño y construcción de robots. Utilizamos el lenguaje de programación adecuado y desarrollamos código personalizado para controlar las acciones del robot y permitir su funcionamiento autónomo.

8.1 Snippets de código

Durante el proceso de programación, escribimos una serie de snippets de código para controlar aspectos específicos del robot. Estos snippets incluyen código para el movimiento, la detección de objetos y la toma de decisiones, entre otros.

8.2 Estructuras de datos utilizadas

Utilizamos diversas estructuras de datos para almacenar y organizar la información recopilada por los sensores del robot. Estas estructuras de datos nos permiten realizar cálculos y tomar decisiones basadas en los datos del entorno.

8.3 Análisis matemático

También utilizamos el análisis matemático para determinar la distancia recorrida por el robot y la eficiencia de nuestros mecanismos de captura y lanzamiento. Esto nos ayuda a optimizar el rendimiento del robot y mejorar nuestra estrategia en el juego.

8.4 Odometría y navegación

Utilizamos la odometría para determinar el cambio en la posición del robot en relación con algún punto de referencia. Esto nos ayuda a evitar errores y maximizar la precisión de nuestro robot en el campo de juego. También utilizamos la navegación para guiar el robot hacia destinos específicos y realizar acciones autónomas.

9. Modo autónomo

En el modo autónomo, nuestro robot es capaz de realizar acciones y tomar decisiones sin la intervención humana. Para lograr esto, hemos desarrollado rutas autónomas específicas que nos permiten realizar diferentes acciones en el campo de juego.

9.1 Ruta autónoma para el robot de 24 pulgadas

El robot de 24 pulgadas sigue una ruta autónoma que le permite recoger y anotar bolas en diferentes goles. Comenzamos moviéndonos hacia adelante para recoger una de las bolas y luego nos movemos hacia una posición que nos permite anotar dos bolas en un gol específico. Luego nos movemos hacia otro gol para recoger una bola externa y anotarla en ese gol.

9.2 Ruta autónoma para el robot de 15 pulgadas

El robot de 15 pulgadas sigue una ruta autónoma ligeramente diferente. Comenzamos tomando el preload y depositándolo en el gol central. Luego nos movemos hacia el otro lado del campo de juego para recoger el preload de una bola de 24 pulgadas y anotarla en otro gol. Continuamos moviéndonos hacia el gol número cuatro para recoger una bola externa y anotarla en la parte superior del gol.

10. Comunicación y documentación

La comunicación y la documentación son aspectos clave en nuestro proceso de diseño y construcción de robots. Utilizamos herramientas como Zoom y Slack para mantenernos conectados y organizar reuniones de equipo. También llevamos un cuaderno de ingeniería donde registramos nuestros progresos y nuestras ideas.

10.1 Uso de Zoom y Slack

Durante la pandemia de COVID-19, tuvimos que adaptarnos y encontrar formas alternativas de comunicarnos. Utilizamos plataformas como Zoom y Slack para organizar reuniones virtuales y mantenernos conectados como equipo. Estas herramientas nos permitieron discutir ideas, dar actualizaciones y resolver problemas de manera eficiente.

10.2 Registro en el cuaderno de ingeniería

Llevamos un cuaderno de ingeniería donde documentamos nuestro progreso, nuestras ideas y nuestras pruebas. Esto nos permite mantener un registro de nuestras decisiones y aprender de nuestros éxitos y fracasos. También nos ayuda a comunicarnos de manera clara y efectiva con otros miembros del equipo.

10.3 Uso de gráficos de Gantt

Utilizamos gráficos de Gantt para planificar nuestras actividades y mantenernos al tanto de nuestros objetivos y plazos. Estos gráficos nos permiten visualizar el progreso de nuestros proyectos y asegurarnos de que estamos cumpliendo nuestras metas en tiempo y forma.

11. Impacto en la comunidad

Como equipo, nos enorgullece tener un impacto positivo en nuestra comunidad. Organizamos torneos y eventos de habilidades donde otros equipos pueden mejorar sus habilidades y competir en un entorno amigable. También recaudamos fondos para organizaciones benéficas locales y donamos máscaras y equipos de protección a aquellos que más lo necesitan.

12. Reflexiones finales

Ha sido un año desafiante, pero nuestro equipo ha demostrado resiliencia y habilidades excepcionales para enfrentar los desafíos presentados por la pandemia de COVID-19. Estamos orgullosos de nuestro proceso de diseño y construcción de robots, y esperamos con ansias las competencias y el impacto positivo que podemos tener en nuestra comunidad. Gracias por su apoyo y nos vemos en el campo de juego.