Konstruktion
Konstruktion
... mehr als ein paar Teile zusammenstecken ...
... mehr als ein paar Teile zusammenstecken ...
Wie setze ich meine Strategie in eine Konstruktion um ?
Wir können und wollen hier keine Bauanleitungen für Bots liefern. Das würde dem Sinn von Brick-Sumo wiedersprechen.
Wir wollen Brick-Sumo Wettbewerbe die spannend und unterhaltsam sind und keine Arenakämpfe mit Standard-Bots.
Wir wollen euch aber unterstützen bei der Lösung zu einzelnen Konstruktionsfragen.
... nur eines vorweg: Es gibt keine richtigen oder falschen Lösungen, es gibt nur unterschiedliche Ansätze.
Wir sind auch weit entfernt davon, alles mal gebaut und getestet zu haben. Wir sind also hier keine "Gurus" der Brick-Bot Konstrukteure, sondern, wie ihr, Menschen mit Spaß an "Versuch und Irrtum".
Konstruktionsansätze im Web verständlich darzustellen ist ein sehr aufwändiger Vorgang.
Darum wird diese Site auch nur langsam inhaltlich angereichert. Unsere Zeit ist hier, wie bei den meisten von euch, nur begrenzt.
Ihr könnt uns und alle anderen Interessierten unterstützen, indem ihr uns eure Ansätze und Beispiele für Eure Konstruktionsideen zusendet. Wir werden einen Download-Bereich installieren aus dem heraus dann eure Konzepte allen Interessierten zur Verfügung stehen.
Bitte achtet bei der Einsendung von Konstruktions-Ansätzen darauf, dass sie auch für Newcomer verständlich sind und schaut in die Nutzungsbedingungen.
Noch ein Wort an Diejenigen, die sich an dieser Stelle erstmals mit Brick-Sumo beschäftigen:
Einfach mal machen
Die Konstruktion des rotierenden Ultraschallsensors (Radar) hat eigentlich nur zwei Herausforderungen: Zum einen muss er hoch genug am Bot angebracht werden, damit sich das Kabel nicht verheddert, zum anderen muss er aber auch den Bereich genau vor dem Bot abdecken und darf bei der 360 Grad Drehung nicht durch Bauteile des eigenen Bots irritiert werden.
Bauhöhe / Anbringung:
Ich habe mit einer Bauhöhe von 10cm – 15cm über dem Bot-Körper gute Erfahrungen gemacht. (Klasse 2 Bot, 25cm / 10“). Bei einem größerem Bot kann der Wert ggf. etwas höher sein. Die Bauhöhe ist i.d.R. eh durch die Länge des mittleren Motors und die Bauteile zur Verbindung „Motor – Sensor“ geprägt. Ist das Radar möglichst mittig über der Drehachse (Siehe Strategie und Technik) befestigt, kommen weder eigene Bauteile im hinteren Bot-Teil in den Erfassungsbereich noch gibt es Entfernungsabweichungen, wenn der Bot sich dreht.
Es ist übrigens nicht schlimm, wenn das Kabel sich mal „unkooperativ“ verhält und bei einer Drehung mal kurz vor durch den Sensorbereich „durchschwenkt“. Aufgrund des „blinden“ Bereichs von 0-ca.10cm vor dem Radar hat das keine Auswirkungen.
Das Radar hat einen Abstrahlwinkel von ca. 40 Grad in der Horizontalen. Im Video
ist gut zu sehen, dass der Bot, nachdem er das Objekt mit den ersten Signalen bei ca. 35 Grad erfasst hat, in die Drehbewegung wechselt.
Da ein gegnerischer Bot eine entsprechende Größe hat, ist es egal ob der Erfassungsbereich 5cm oder 10 cm vor dem eigenen Bot beginnt.
Antrieb 20cm Bot (2 Motoren nur Home / Edu)
Räder / Antrieb
Die zu untersuchende Frage:
Welche Radkonstruktion ist für einen Klasse-1E Bot (20cm / 8“) die Effektivste, bezogen auf den ausgeübten Druck am Beispiel eines Muster Wettkampf-Bot gem. folgender Regularien:
Welche Radkonstruktion ist für einen Klasse-1E Bot (20cm / 8“) die Effektivste, bezogen auf den ausgeübten Druck am Beispiel eines Muster Wettkampf-Bot gem. folgender Regularien:
Maße: 20cm Kantenlänge
Gewicht: max 1 kg
Bauteile: NXT, NXT 2.0, EV3-Home, EV3-Education (LEGO-Setnummern: 8527, 8547, 31313, 45544)
Besonderheiten: max 2 grosse Motoren, max 1 mittlerer Motor, kein Infrarotsensor
Bei allen Tests wurde das Unterteil entsprechend angepasst, das Oberteil des Bots ist immer identisch
Die Beschreibung der Konstruktion und der Programmierung in
Brick-Sumo Einführung Teil 2
(Basis Bot - Konstruktion 2)
Brick-Sumo Einführung Teil 3
(Basis Bot Programmierung - Konstruktion 2)
Brick-Sumo Einführung Teil 4 (modifizierter Basis Bot und Programmierung - Konstruktion 4)
Konstruktion 1:
2 grosse Motoren mit je einem Rad einseitig - direkt angetrieben
Konstruktion 2:
2 grosse Motoren mit je 2 Rädern einseitig - direkt angetrieben
Konstruktion 3:
2 grosse Motoren mit je 2 Rädern zweiseitig - direkt angetrieben
Konstruktion 3:
2 grosse Motoren mit je 2 Rädern zweiseitig - Übersetzung 24:40
Konstruktion 1
Konstruktion 2
Konstruktion 3
Kein Bild
Konstruktion 4
| Nummer | Press (Newton) | Impact (Newton) |
|---|---|---|
| Konstruktion 1 | 5,86 | 5,94 |
| Konstruktion 2 | 6,16 | 7,18 |
| Konstruktion 3 | 6,70 | 7,67 |
| Konstruktion 4 | 11,26 | keine ordentlichen Werte* |
* Impactmessung ergab Werte zwischen 6 und 11 Newton. Aufgrund des einfachen Aufbaus kann der Impact-Wert nur sauber bestimmt werden wenn er höher als der Pressure-Wert ist und als Peak erhalten bleibt. Bei den Messungen zur Konstruktion 4 war der Pressure-Wert in jedem Fall höher als der Impact-Wert.
Ergebnis: Mit einer Übersetzung <1 : 1 nimmt der Druck (Pressure) entsprechend zu.
Konstruktion 3: Antrieb 1:1
Konstruktion 4: Antrieb 24:40 (=0,6 =>> 1:0,6 = 1,67 ==> Pressure(K3) * 1,67 = 11,19 (~Pressure K4)
Offen ist hier die Frage, ob bei Einsatz eines kleineren Antriebsrades (16er) und dem daraus resultierenden Übersetzungsverhältnis 16:40 = 0,4 ==> 1:0,4 = 2,5 ==> Pressure(K3) * 2,5 = 16,75 (imagine pressure K4)
auch der entsprechende Druck erzeugt werden kann. Da die Räder beim Drucktest (K4) noch reichlich Haftung hatten und nur "unwillig" durchdrehten, könnte hierdurch noch ein wesentlich höherer Druck erzeugt werden.
Allerding wird dies dann auch immer durch eine verringerte Geschwindigkeit erkauft.
Konstruktion 3 Geschwindigkeit 100 bei programmierter Geschwindigkeit "100"
Konstruktion 4 (24:40) Geschwindigkeit 60 (24:40=0,6) bei programmierter Geschwindigkeit "100"
Konstruktion 4 (16:40) Geschwindigkeit 40 (16:40=0,4) bei programmierter Geschwindigkeit "100"
Da sich der Geschwindigkeitsverlust auch bei der Bot-Drehung bemerkbar macht, halte ich das Übersetzungsverhältnis 24:40 für offensive Wettkampfbots für einen guten Kompromiss zwischen Druck und Geschwindigkeit. Insbesondere, da die Kraft des Impact durch die verringerte Geschwindigkeit ebenfalls abnimmt.
Studie Klasse-3 Bot (30cm / 12")
Räder / Antrieb
Die zu untersuchende Frage:
Welche Radkonstruktion ist für einen Klasse-3 Bot (30cm / 12“) die Effektivste, bezogen auf die Bot-Drehung.
Welche Radkonstruktion ist für einen Klasse-3 Bot (30cm / 12“) die Effektivste, bezogen auf die Bot-Drehung.
Konstruktion:
Räder so weit wie möglich außen an den Ecken
Versuchsziel:
Bei welcher Kombination dreht der Bot die größte Strecke (in Grad), d.h., bei welcher Kombination ist der Wiederstand der Hinterräder am geringsten.
Durchführung: Alle Tests wurden 3-mal durchgeführt und führten nicht zu nennenswerten Abweichungen. In jedem Versuch wurden die Räder auf 6 Umdrehungen programmiert.
Erster Test: Ohne Lenkung (Antriebsrad wurde von der Zahnstange entkoppelt) und ohne Heckantrieb (Anschlusskabel entfernt).
Hier können sich die Heck-Räder durch die Bot-Drehung selbständig in den besten Winkel einstellen.
Ergebnis: Durch die Verbindung der Heck-Räder (gemeinsame Hinterachse) können sich diese zwar einschwenken, aber beide immer im gleichen Winkel. Hierdurch wird mindestens ein Rad immer in einem ineffektiven Winkel stehen.
Drehung des Bots: 380 Grad
Front-Räder jeweils mit einem Motor (Anschlüsse A+B) direktangetrieben
Heck-Räder mittels Differential durch großen Motor (Anschluss C) angetrieben
Lenkung an der Hinterachse über Zahnstange und mittleren Motor (Anschluss D)
Durchführung: Alle Tests wurden 3-mal durchgeführt und führten nicht zu nennenswerten Abweichungen. In jedem Versuch wurden die Räder auf 6 Umdrehungen programmiert.
Erster Test: Ohne Lenkung (Antriebsrad wurde von der Zahnstange entkoppelt) und ohne Heckantrieb (Anschlusskabel entfernt).
Hier können sich die Heck-Räder durch die Bot-Drehung selbständig in den besten Winkel einstellen.
Ergebnis: Durch die Verbindung der Heck-Räder (gemeinsame Hinterachse) können sich diese zwar einschwenken, aber beide immer im gleichen Winkel. Hierdurch wird mindestens ein Rad immer in einem ineffektiven Winkel stehen.
Drehung des Bots: 380 Grad
Zweiter Test: Ohne Lenkung
(Antriebsrad wurde von der Zahnstange entkoppelt) und mit Heckantrieb.
Auch hier können sich die Heck-Räder durch die Bot-Drehung selbständig in den besten Winkel einstellen.
Ergebnis: Durch die Verbindung der Heck-Räder (gemeinsame Hinterachse) können sich diese zwar einschwenken, aber beide immer im gleichen Winkel. Hierdurch wird mindestens ein Rad immer in einem ineffektiven Winkel stehen. Durch den Heckantrieb wird dies jedoch ausgeglichen.
Drehung des Bots: 540 Grad
Auch hier können sich die Heck-Räder durch die Bot-Drehung selbständig in den besten Winkel einstellen.
Ergebnis: Durch die Verbindung der Heck-Räder (gemeinsame Hinterachse) können sich diese zwar einschwenken, aber beide immer im gleichen Winkel. Hierdurch wird mindestens ein Rad immer in einem ineffektiven Winkel stehen. Durch den Heckantrieb wird dies jedoch ausgeglichen.
Drehung des Bots: 540 Grad
Dritter Test: Mit Lenkung und mit Heckantrieb.
Hier zwingt die Lenkung die Hinterräder in die Maximal-Position für die Drehung.
Ergebnis: Auch hier stehen beide Räder immer im gleichen Winkel (und somit eines nicht optimal). Aber durch die Lenkung gibt es keinen „Flattereffekt“ auf den Rädern, so dass die Reibungsverluste noch etwas minimiert werden.
Drehung des Bots: 560 Grad
Ergebnis: Bei Klasse-3 Bots lohnt sich, aufgrund des hohen Reibungswiederstandes der Heck-Räder, ein Antrieb auf der Hinterachse.
Die Konstruktion einer Achslenkung bringt ca. 3,7% (20 Grad) mehr Drehung. Ob es sich lohnt hierfür den 4. Motor einzusetzen, muss jeder Konstrukteur selbst entscheiden.
Hier zwingt die Lenkung die Hinterräder in die Maximal-Position für die Drehung.
Ergebnis: Auch hier stehen beide Räder immer im gleichen Winkel (und somit eines nicht optimal). Aber durch die Lenkung gibt es keinen „Flattereffekt“ auf den Rädern, so dass die Reibungsverluste noch etwas minimiert werden.
Drehung des Bots: 560 Grad
Ergebnis: Bei Klasse-3 Bots lohnt sich, aufgrund des hohen Reibungswiederstandes der Heck-Räder, ein Antrieb auf der Hinterachse.
Die Konstruktion einer Achslenkung bringt ca. 3,7% (20 Grad) mehr Drehung. Ob es sich lohnt hierfür den 4. Motor einzusetzen, muss jeder Konstrukteur selbst entscheiden.
