Rigging#
El rigging se refiere a la forma en que la cuerda, correa o cadena se configura para extender y retraer una extensión lineal. Se trata de un requisito importante y que requiere mucho tiempo para cualquier equipo que utilice una extensión lineal, así que asegúrese de dedicarle el tiempo adecuado.
Ejemplo de montaje del equipo 7236 Recharged Green. Este montaje utiliza una configuración de encuerdado continuo para la primera etapa y una segunda etapa accionada por correa en cascada.#
Consejos generales sobre rigging#
Prepara tu cuerda de extensión cuando la extensión esté retraída, y tu cuerda de retracción cuando la extensión esté al máximo.
Sujetar una cuerda con un perno en lugar de atarla alrededor de algo hace que sea mucho más fácil cambiar rápidamente la tensión de una cuerda.
Si se ata una cuerda de material abrasivo, como kevlar, alrededor de una pieza de plástico, se puede atar la cuerda alrededor de una arandela para distribuir las cargas a través del orificio de la polea en lugar de atarla directamente en un orificio de la polea.
Por lo general, es más fácil empezar por el lado de la polea e ir hasta el final de las guías que al revés.
Rigging continuo#
Generalmente recomendado
El rigging continuo consiste en aparejar una larga cuerda de extensión, procedente de un carrete accionado por motor, a la parte superior de la platina base, luego a la parte inferior de la primera platina, luego a la parte superior de la primera platina, luego a la parte inferior de la segunda platina, etc. Una cuerda de retracción, procedente de un segundo carrete situado en el mismo eje que el carrete de extensión, se ancla entonces a la etapa superior. Cuando el motor gira en una dirección, el carrete de extensión enrolla el hilo de extensión, de modo que éste se acorta. Al hacerlo, la distancia entre la parte superior de una etapa y la parte inferior de la siguiente disminuye, haciendo que el sistema se extienda.
Nota
La última etapa siempre se extiende y repliega antes que las demás (esto puede ser una ventaja o un inconveniente, según la aplicación).
Una vez que la última etapa alcanza su límite, la penúltima etapa se extiende hacia fuera, y así sucesivamente; el patrón se repite hasta que todas las etapas están completamente extendidas. Cuando el motor gira en sentido contrario, la cuerda de retracción se enrolla, acercando la etapa superior a su posición inicial hasta que el sistema vuelve al punto de partida. Para la cuerda de retracción, a menudo es necesario añadir una polea adicional cerca de la parte posterior de la extensión. Esto se debe a que la retracción sólo se retraerá hasta el punto más lejano, que generalmente es el carrete. Sin embargo, el carrete puede no estar montado en la parte trasera del robot, por lo que se necesita una polea extra. Tenga en cuenta que para que esto funcione, la cuerda de extensión debe envolverse alrededor del carrete en la dirección opuesta a la cuerda de retracción. Así, si la extensión se enrolla en el sentido de las agujas del reloj, la retracción debe enrollarse en sentido contrario.
He aquí algunas consideraciones adicionales a la hora de aparejar un sistema continuo.
Por regla general, los carretes continuos pueden accionarse mediante un sistema con una relación de engranajes relativamente baja.
La cuerda de extensión y la cuerda de retracción no necesitan ser cuerdas separadas, pero es mucho más fácil tensar el sistema si están separadas.
El carrete de extensión y el carrete de retracción deben tener el mismo diámetro.
Como siempre que trabajes con cuerdas y poleas, debes asegurarte de que tiras de la cuerda de forma recta. Cualquier desalineación puede hacer que la cuerda se salga de la polea.
La anchura y el diámetro de la bobina deben ser tales que, una vez enrollada, la cuerda nunca se empalme. Esto se debe a que, cuando la cuerda empieza a empalmarse, puede cambiar el diámetro del carrete y, por tanto, la tensión de la cuerda.
Esquema del rigging continuo#
Rigging en Cascada#
Generalmente recomendado
El rigging en cascada es un poco más complicado que el rigging continuo. Al igual que en el rigging continuo, una cuerda de extensión que se origina en un carrete se apareja en la parte superior de la base y desciende hasta la parte inferior de la primera etapa. Sin embargo, en lugar de fijarse a la parte superior de la plataforma, la extensión se ancla a la parte inferior de la primera plataforma. Una segunda cuerda de extensión, anclada a la parte superior de la base, se apareja a la parte superior de la primera etapa y se ancla a la parte inferior de la segunda etapa. El patrón continúa hasta que se han aparejado todas las etapas.
Nota
El número de cuerdas necesarias para extenderse es igual al número de etapas del sistema.
Cuando el motor gira en una dirección, el carrete de extensión enrolla la primera cuerda, disminuyendo la distancia entre la base y la parte inferior de la primera etapa. Esto empuja la segunda cuerda hacia delante, disminuyendo la distancia entre la parte superior de la primera etapa y la parte inferior de la segunda, y así sucesivamente. Tenga en cuenta que, a diferencia del rigging continuo, todas las etapas se mueven al mismo tiempo. La segunda etapa se mueve 2 veces más rápido que la primera con respecto a la base, la tercera 3 veces más rápido, y así sucesivamente.
Un sistema en cascada puede retraerse de tres formas: mediante retracción continua, retracción elástica o retracción en cascada inversa.
Esquema de rigging en cascada#
Opciones de retracción#
Retracción continua#
Como su nombre indica, la retracción continua utiliza un rigging continuo invertido para retraer las rieles. Hay dos métodos principales para hacer esto, retracción flotante libre donde una cuerda se ejecuta desde la última etapa directamente de vuelta al carrete, y con retracción de rieles donde la cuerda se ejecuta en un patrón continuo inverso. Generalmente, con retracción por deslizamiento debería utilizarse con extensiones que van fuera de la estructura del robot para evitar enredos, y retracción flotante libre sólo debería utilizarse con rieles puramente verticales.
Nota
Si se utiliza retracción continua con extensión en cascada, los dos carretes no pueden tener el mismo diámetro. Si la variable \(N\) es el número de etapas del sistema, el diámetro del carrete de extensión en cascada debe ser \(N\) veces menor que el carrete de retracción continua.
Retracción continua#
Advertencia
Si se utiliza la retracción libre, asegúrese de que la cuerda de retracción esté siempre paralela a los rieles. Si la cuerda está desalineada, puede tirar del riel y provocar fuerzas de flexión excesivas en las etapas.
Ventajas:
El rigging de retracción más sencillo
Desventajas:
Puede enredarse si flota libremente
Requiere carretes de tamaño diferente si se utiliza con retracción en cascada
Retracción elástica#
En lugar de retraer utilizando un carrete de retracción, una forma común de retraer es adjuntar un trozo de elástico (comúnmente tubo quirúrgico) a la última etapa. El elástico aplica una fuerza sobre la última etapa que es contrarrestada por el motor cuando se extiende. Sin embargo, cuando se retrae, el motor vuelve a enrollar al último riel. Aunque este es el método de retracción recomendado por muchos manuales de guías de kit, este método no es recomendable.
Ventajas:
Sólo hay una cuerda que tensar, en lugar de varias, por lo que el tensado es más sencillo.
El elástico tensa automáticamente la cuerda extensible.
Desventajas:
Dado que el elástico aplica una fuerza al riel en todo momento, esta fuerza se opone a la aplicada por el motor al extender los rieles. De este modo, la retracción elástica disminuye considerablemente la velocidad de extensión.
El elástico no aplica una fuerza constante en todo momento. Aplica una fuerza proporcional a la cantidad que se extiende el riel, por lo que la retracción puede no ser suave y controlada, como otros métodos de rigging.
Es muy fácil desenrollar el carrete de extensión cuando se utiliza la retracción elástica.
Retracción en cascada#
La retracción en cascada consiste simplemente en aparejar otro conjunto de cuerdas en cascada que puedan retraer el sistema cuando se enganche (véase la imagen siguiente).
Nota
Si se utiliza retracción en cascada con extensión continua, los dos carretes no pueden tener el mismo diámetro. Si la variable \(N\) es el número de etapas del sistema, el diámetro de la bobina de extensión continua debe ser \(N\) veces mayor que la bobina de retracción en cascada.
Ventajas:
Muy eficiente en cuanto a espacio
Todas las etapas se retraen a la misma velocidad al mismo tiempo
Desventajas:
Requiere más cuerda (menos cuerdas que tensar, menos cuerdas que pueden aflojarse)
Requiere carretes de tamaño diferente si se utiliza con extensión en cascada
Retracción en cascada#
Consideraciones adicionales:
Si el sistema sólo tiene una etapa, el rigging en cascada es idéntico al rigging continuo.
A diferencia del rigging continuo, cada vez que se añade una nueva etapa a un sistema en cascada, aumenta la relación de engranajes necesaria para mantener la misma velocidad de extensión. Por ejemplo, si se añaden 2 etapas a un elevador en cascada de 1 etapa que está engranado con una relación de 3:1, la relación debe aumentar en un factor de \(\frac{2+1}{1}\) para mantener la misma velocidad, cambiando la relación a 9:1.
Una desventaja del rigging en cascada es que cada cuerda debe mantenerse tensada. Lo mismo ocurre con el rigging continuo, pero hay que controlar muchas más cuerdas, ya que hay que mantener la tensión en todas ellas.
Como siempre que trabajes con cuerdas y poleas, debes asegurarte de que tiras de la cuerda de forma recta. Cualquier desalineación puede hacer que la cuerda se salga de la polea.
Rieles accionados por correa#
Una alternativa cada vez más popular al rigging tradicional basado en cuerdas son las rieles accionados por correas. Esto puede hacerse de forma continua o utilizando rigging en cascada.
Ventajas sobre la cuerda#
A diferencia de la cuerda, las correas utilizadas en los rieles nunca necesitan tensarse. Como ya se ha comentado en la sección de movimiento lineal, para que las rieles accionados por cuerda sigan siendo eficientes, es necesario mantener la tensión de la cuerda. Naturalmente, la cuerda se afloja con el tiempo, por lo que o bien se necesita un mecanismo que proporcione tensión adicional (un resorte) o bien tensar manualmente la cuerda, lo que puede resultar un poco tedioso (especialmente para el rigging en cascada).
Sin embargo, las correas no tienen este problema. No tienden a estirarse con el tiempo, lo que significa que rara vez se necesitan tensores externos complejos. Las correas también tienen un bucle automático de uno a uno, lo que significa que por cada centímetro que se tira hacia dentro en el lado de extensión, siempre se retrocede ese centímetro en el lado de retracción, y viceversa. Aunque esto puede no parecer un gran problema, si una cuerda se enrolla en un carrete y se empalma en algún punto, el diámetro del carrete cambia, haciendo que los dos carretes no estén sincronizados.
Desventajas frente a la cuerda#
La principal desventaja de los rieles accionados por correa es la cantidad de espacio que ocupan. En pocas palabras, las poleas de correa ocupan mucho más espacio que los rodamientos de polea de 4 mm de grosor y 12 mm de diámetro que vende REV. Cuando se utilizan rieles accionados por correa, las poleas tienen al menos el doble de grosor y un diámetro considerablemente mayor, lo que significa que cada etapa debe ser más gruesa.
7236 Recharged Green, Rover Ruckus, rigging continuo#
11190 Mechadojos, Relic Recovey, rigging de correa continua#
5064 Aperture Science Rover Ruckus cascada dibujo de prueba de concepto accionado por correa#
5064 Aperture Science Rover Ruckus cascada versión final accionada por correa#
Elevadores accionados por correa o cadena#
Casi omnipresentes en FRC ®, los elevadores de correa y cadena han existido aparentemente desde siempre. La premisa básica es tener ruedas piñones o poleas montadas en la parte superior e inferior del elevador a la superestructura del robot. A continuación, la correa o cadena se atornilla al elevador cerca del piñon o polea inferior. Cuando se acciona la cadena o la correa, el elevador se mueve hacia arriba y hacia abajo. Es posible que los elevadores tengan diseños multietapa, pero su accionamiento será más complejo.
7236 Recharged Green, Rover Ruckus#
Tensores#
Tensar la cuerda es una de las tareas más laboriosas para un constructor en FTC. Asegurarse de que ambos juegos de rieles estén tensados de manera uniforme puede ser un trabajo arduo y molesto. Sin embargo, añadir tensores a las cuerdas puede ayudar a resolver la tensión desigual y garantizar que ambos lados de las correderas funcionen juntos. El tipo más común de tensor es un resorte que se puede comprar en una ferretería. Generalmente se coloca al final del recorrido de la cuerda, cerca de la parte que se extiende más lejos del centro del robot. De este modo, la cuerda se estirará cuando el carrete extienda el brazo, manteniendo la tensión para que la cuerda no se suelte de las poleas en la extensión lineal del riel.
Otra forma de tensor puede ser una polea accionada por resorte. Como la polea está cargada con un resorte, absorberá la holgura de la cuerda. Otra posibilidad es montar una polea en una pieza de extrusión y deslizarla para que la cuerda quede tensa.
Hay dos razones principales por las que los tensores son muy recomendables en los rieles lineales basadas en cuerdas: la primera, y a menudo la más importante, es que, en esencia, una riel de cuerda es una serie de polígonos y, a medida que el riel se extiende, el tamaño efectivo de ese polígono cambia. Esto significa que, cuando está totalmente extendida, el riel puede necesitar más o menos cuerda que cuando está medio extendida. O parcialmente extendida. Cuanto más cerca estén los rodamientos, menor será la tensión de la cuerda.
Otra cosa (pero menos impactante) a tener en cuenta es que el tamaño del carrete cambia a medida que se añade/quita cuerda del carrete. Si el radio del carrete aumenta, la velocidad de la extensión también aumentará, y el torque, que se opone a la velocidad, disminuirá. En consecuencia, la tensión también cambiará. Por lo tanto, en todos los diseños de extensiones lineales que utilizan cuerda es inherente un poco de holgura.
Atención
Se recomienda encarecidamente que los equipos dispongan de al menos un tensor de resortes por juego de rieles lineales.
13075 Coram Deo Robotics, Rover Ruckus, tensor de cuerda#
Elegir el tamaño de carrete adecuado#
Los carretes tienen una propiedad especial de la que no se habla mucho, pero que resulta muy útil a la hora de crear sistemas de rieles lineales. Al igual que la velocidad y el torque del sistema pueden modificarse cambiando la relación de engranajes, la velocidad y el torque también pueden modificarse cambiando el tamaño del carrete. El motor hace girar el carrete a una velocidad angular constante. Por tanto, la velocidad de traslación (la velocidad del riel) es proporcional al radio del carrete y, puesto que el torque es inversamente proporcional a la velocidad, al cambiar el tamaño del carrete también cambia el torque.
Esto es importante de reconocer, ya que cambiar el tamaño del carrete es a menudo más conveniente que cambiar la relación de engranajes para obtener la combinación deseada de velocidad y torque. Para ilustrar esto, supongamos que tiene un sistema de extensión lineal con una relación de engranajes de 3,7:1. Luego decide que una relación de engranajes de 5:1 proporcionaría una combinación más deseable de velocidad y torque. Entonces decide que una relación de engranajes de 5:1 proporcionaría una combinación más deseable de velocidad y torque que su relación actual de 3,7:1.
En muchos casos, en lugar de cambiar las cajas de engranajes, tiene más sentido cambiar los carretes por unos más pequeños. Si su carrete actual es de 2 pulgadas, el nuevo tamaño debería ser \(\frac{2*3,7}{5}\) pulgadas para obtener el mismo resultado.
También debes asegurarte de que el cable o la cuerda no se empalmen cuando estén completamente enrollados en el carrete. El empalmamiento puede provocar un cambio en el diámetro del carrete, lo que modificará la tensión de la cuerda.
Gestión de cables#
Cuando se extiende hacia el exterior, la gestión de los cables adquiere cada vez más importancia. Obviamente, es necesario utilizar cables ligeramente más largos que la longitud de la extensión. Sin embargo, no es recomendable dejar estos cables sin protección, ya que pueden enredarse o engancharse en las rieles con mucha más facilidad que con protección.
En general, los equipos deben asegurarse de que los cables nunca sobresalgan fuera de las partes estructurales del robot, ya que pueden engancharse en otros robots o piezas de juego. Esto puede conseguirse mediante cinchos para cables o tiras de velcro, o utilizando una placa acrílica para mantener los cables en el interior.
Sin embargo, para las extensiones lineales, se necesitan otras formas de gestión de cables. Los dos tipos de organización de cables recomendados son el portacables y el cable en espiral retráctil. Consulte la sección Electrónica y cableado para obtener más información.
Portacables/Cadena de arrastre#
Los portacables, el método estándar de gestión de cables en la industria, son eslabones de cadena de plástico con un centro hueco. Los cables se colocan dentro de la cadena, lo que permite que el sistema se extienda indefinidamente. Los eslabones son algo rígidos pero flexibles, lo que permite que la cadena portacables se doble cuando se retrae la extensión y se enderece cuando se extiende. Suelen ser lo suficientemente rígidos como para no encorvarse excesivamente cuando se retraen.
Estos son algunos enlaces a diversos productos de cadenas de arrastre:
Ventajas:
Difícil de enredarse/engancharse a otros objetos o robots
Robusto y duradero
Protege muy bien los cables
Desventajas:
Factor de forma grande, ocupa mucho espacio
Es necesario añadir enlaces si se necesita una extensión adicional
Puede resultar pesado, especialmente con una cadena de arrastre larga.
7236 Recharged Green, Rover Ruckus: Portacables en el lado izquierdo de sus rieles horizontales y en el lado derecho de los rieles verticales.#
Cable retráctil en espiral#
Aunque no son habituales en la industria, los cables en espiral siguen siendo muy comunes (el cable en espiral es un elemento casi omnipresente de los teléfonos antiguos). El cable en espiral retráctil es más flexible que los portacables y se estira cuando se extiende.
Ventajas:
Muy eficiente en cuanto a espacio
Flexible y, por lo general, puede ampliarse a cualquier longitud que se necesite (a diferencia de los soportes de cables, nunca es necesario añadir nuevos enlaces).
Desventajas:
Puede enredarse más fácilmente, ya que es menos rígida que la cadena de arrastre
10030 7 Sigma Robotics, Relic Recovery: Cuerda helicoidal en mecanismo de extensión horizontal#
Portacredenciales autorretráctil#
Aunque se trata de una técnica poco común, un portacredenciales autorretráctil puede ayudar a gestionar el cableado en una extensión. Son artículos comunes; aquí hay uno de Amazon.
En realidad, esto sólo funciona para rieles verticales o casi verticales, ya que el cable sigue teniendo una cierta inflexion que puede enredarse fácilmente si se extiende fuera de la estructura del robot.
Para fijar un portacredenciales autorretráctil a un cable, monte la parte de plástico duro del portacredenciales a la base de las rieles y monte el extremo de la cuerda del portacredenciales al cable. Los cables deben fijarse (con cinchos o lo que utilice su equipo) hacia la parte superior de la guía retráctil con suficiente holgura. Para obtener los mejores resultados, el portacredenciales debe estar casi completamente retraído (deje uno o dos centímetros para permitir cierta holgura) cuando la corredera esté retraída.
Ventajas:
Extremadamente sencillo y fácil de aplicar
Flexible y, por lo general, puede ampliarse a cualquier longitud que se necesite (a diferencia de los soportes de cables, nunca es necesario añadir nuevos enlaces).
Desventajas:
Al igual que una bobina, la cadena autorretráctil puede enredarse más fácilmente, ya que es menos rígida que la cadena de arrastre.
No funciona bien en rieles largos (más de 2 etapas) sin un trabajo sustancial de ingeniería.
248 Fatal Error, Freight Frenzy: Gestión del cable del retractor del portacredenciales en el mecanismo de extensión#