Gréement¶
Le gréement fait référence à la manière dont la corde, la courroie ou la chaîne est installée pour déployer et rétracter une extension linéaire. Il s’agit d’une exigence importante et chronophage pour toute équipe qui utilise une extension linéaire, et il convient donc d’y consacrer suffisamment de temps.
Exemple de montage de l’équipe 7236 Recharged Green. Cette configuration utilise un système de cordage continu pour le premier étage et un deuxième étage à entraînement par courroie en cascade.¶
Conseils généraux sur le gréement¶
Fixez votre corde d’extension lorsque l’extension est rétractée, et votre corde de rétractation lorsque l’extension est au maximum.
En serrant une corde avec un boulon au lieu de l’attacher autour de quelque chose, il est beaucoup plus facile de modifier rapidement la tension d’une corde.
Si vous attachez une corde en matériau abrasif, comme le kevlar, autour d’une pièce en plastique, vous pouvez attacher la corde autour d’une rondelle pour répartir les charges sur le trou de la poulie au lieu de l’attacher directement dans un trou de la poulie.
Il est généralement plus facile de commencer par le côté où se trouve la poulie et d’aller jusqu’à l’extrémité des glissières que dans l’autre sens.
Gréement continu¶
Généralement recommandé
Le gréement continu consiste à fixer une longue corde d’extension, provenant d’une bobine motorisée, au sommet de l’étage de base, puis à la base du premier étage, puis au sommet du premier étage, puis à la base du deuxième étage, etc. Une corde de rétraction, provenant d’une deuxième bobine sur le même axe que la bobine d’extension, est ensuite ancrée à l’étage supérieur. Lorsque le moteur tourne dans un sens, la bobine de rallonge enroule la corde de rallonge, qui devient ainsi plus courte. Ce faisant, la distance entre le haut d’un étage et le bas de l’étage suivant diminue, ce qui entraîne l’extension du système.
Note
Le dernier étage se déploie et se rétracte toujours avant les autres étages (ce qui peut être un avantage ou un inconvénient, selon l’application).
Une fois que le dernier étage a atteint sa limite, l’avant-dernier étage se déploie vers l’extérieur, et ainsi de suite ; le schéma se répète jusqu’à ce que chaque étage soit complètement déployé. Lorsque le moteur tourne dans la direction opposée, la corde de rétraction est enroulée, rapprochant l’étage supérieur de sa position de départ, jusqu’à ce que le système revienne à son point de départ. Pour la corde de rétraction, il est souvent nécessaire d’ajouter une poulie supplémentaire à l’arrière de l’extension. En effet, la rétraction ne s’effectue que jusqu’au point le plus éloigné, qui est généralement la bobine. Cependant, la bobine peut ne pas être montée à l’arrière du robot, d’où la nécessité d’une poulie supplémentaire. Notez que pour que cela fonctionne, la ficelle d’extension doit être enroulée autour de la bobine dans la direction opposée à la ficelle de rétraction. Ainsi, si la rallonge est enroulée dans le sens des aiguilles d’une montre, la rétraction doit être enroulée dans le sens inverse des aiguilles d’une montre.
Voici quelques considérations supplémentaires à prendre en compte lors de l’installation d’un système continu.
En règle générale, les bobines continues peuvent être alimentées par un système ayant un rapport de démultiplication relativement faible.
La corde d’extension et la corde de rétraction ne doivent pas nécessairement être des cordes séparées, mais il est beaucoup plus facile de tendre le système si elles sont séparées.
La bobine d’extension et la bobine de rétraction doivent avoir le même diamètre.
Comme à chaque fois que vous travaillez avec des cordes et des poulies, vous devez vous assurer que vous tirez sur la corde en ligne droite. Tout défaut d’alignement peut entraîner le détachement de la ficelle de la poulie.
La largeur et le diamètre de votre bobine doivent être suffisants pour qu’une fois enroulée, votre corde ne se chevauche jamais. En effet, lorsque la corde commence à se chevaucher, le diamètre de la bobine peut changer, ce qui modifie la tension de la corde.
Schéma de gréement continu¶
Gréement cascade¶
Généralement recommandé
Le gréement en cascade est un peu plus compliqué que le gréement en continu. Comme pour le gréement en continu, une rallonge partant d’une bobine est fixée au sommet de la base et descend jusqu’au bas du premier étage. Cependant, au lieu d’être fixée au sommet de l’étage, la rallonge est ancrée à la base du premier étage. Une deuxième rallonge, ancrée au sommet de la base, est fixée au sommet du premier étage et ancrée à la base du deuxième étage. Ce schéma se poursuit jusqu’à ce que tous les étages aient été gréés.
Note
Le nombre de cordes nécessaires à l’extension est égal au nombre d’étages du système.
Lorsque le moteur tourne dans un sens, la bobine d’extension enroule la première corde, réduisant ainsi la distance entre la base et le bas du premier étage. Cela pousse la deuxième corde vers l’avant, diminuant la distance entre le haut du premier étage et le bas du deuxième étage, et ainsi de suite. Notez que contrairement au gréement continu, chaque étage se déplace en même temps. Le deuxième étage se déplace 2 fois plus vite que le premier par rapport à la base, le troisième 3 fois plus vite, et ainsi de suite.
Un système en cascade peut être rétracté de trois façons : par rétraction continue, par rétraction élastique ou par rétraction en cascade inverse.
Schéma de gréement en cascade¶
Options de rétractation¶
Rétraction continue¶
Comme son nom l’indique, la rétraction continue utilise un gréement continu inversé pour rétracter les toboggans. Il existe deux méthodes principales : la rétraction flottante libre, qui consiste à faire passer une corde du dernier étage directement à la bobine, et la rétraction avec glissière, qui consiste à faire passer la corde selon un schéma continu inversé. En règle générale, la méthode avec rétraction de la glissière doit être utilisée avec les extensions qui sortent du châssis du robot pour éviter l’enchevêtrement, et la méthode avec rétraction flottante libre ne doit être utilisée qu’avec les glissières purement verticales.
Note
Si la rétraction continue est utilisée avec l’extension en cascade, les deux bobines ne peuvent pas avoir le même diamètre. Si la variable \(N\) est le nombre d’étages du système, le diamètre de la bobine d’extension en cascade doit être \(N\) fois plus petit que celui de la bobine de rétraction continue.
Rétraction continue¶
Avertissement
En cas d’utilisation d’un système de rétraction flottant, veillez à ce que la corde de rétraction soit toujours parallèle aux diapositives. Si la corde est mal alignée, elle peut tirer sur la glissière et provoquer des forces de flexion excessives sur les étages.
Avantages :
Montage de rétraction le plus simple
Inconvénients :
Peut s’emmêler s’il flotte librement
Nécessite des bobines de tailles différentes en cas d’utilisation avec la rétraction en cascade
Rétraction élastique¶
Au lieu de rétracter à l’aide d’une bobine de rétraction, une façon courante de rétracter consiste à attacher un morceau d’élastique (généralement un tube chirurgical) au dernier étage. L’élastique applique une force sur le dernier étage qui est contrebalancée par le moteur lors de l’extension. Cependant, lors de la rétraction, le moteur enroule le dernier étage. Bien qu’il s’agisse de la méthode de rétraction recommandée par de nombreux manuels de diapositives en kit, cette méthode n’est pas recommandée.
Avantages :
Il n’y a qu’une seule corde à tendre, au lieu de plusieurs, ce qui simplifie la mise en tension.
L’élastique tend automatiquement la corde d’extension.
Inconvénients :
Comme l’élastique exerce une force sur la glissière à tout moment, cette force s’oppose à la force appliquée par le moteur lors de l’extension des glissières. Ainsi, la rétraction de l’élastique diminue considérablement la vitesse d’extension.
L’élastique n’applique pas une force constante à tout moment. Il applique une force proportionnelle à l’extension de la glissière, de sorte que la rétraction peut ne pas être régulière et contrôlée, comme c’est le cas avec d’autres méthodes de gréement.
Il est très facile de dérouler votre bobine d’extension lorsque vous utilisez la rétraction élastique.
Rétraction en cascade¶
La rétraction en cascade consiste simplement à installer un autre jeu de cordes en cascade qui peut rétracter le système lorsqu’il est enclenché (voir l’image ci-dessous).
Note
Si la rétraction en cascade est utilisée avec l’extension continue, les deux bobines ne peuvent pas avoir le même diamètre. Si la variable \(N\) est le nombre d’étages du système, le diamètre de la bobine d’extension continue doit être \(N\) fois plus grand que celui de la bobine de rétraction en cascade.
Avantages :
Très peu encombrant
Tous les étages se rétractent à la même vitesse et en même temps
Inconvénients :
Nécessite plus de cordes (moins de cordes à tendre, moins de cordes susceptibles de se détacher).
Nécessite des bobines de taille différente en cas d’utilisation avec une extension en cascade
Rétractation en cascade¶
Autres considérations :
Si le système ne comporte qu’un seul étage, le gréement en cascade est identique au gréement en continu
Contrairement au gréement continu, chaque fois qu’un nouvel étage est ajouté à un système en cascade, le rapport de transmission nécessaire pour maintenir la même vitesse d’extension augmente. Par exemple, si 2 étages sont ajoutés à un ascenseur en cascade à un étage qui a un rapport de 3:1, le rapport doit augmenter d’un facteur de :math:``frac{2+1}{1}` pour maintenir la même vitesse, ce qui fait passer le rapport à 9:1.
L’un des inconvénients du gréement en cascade est que chaque corde doit être maintenue sous tension. C’est toujours le cas avec le gréement en continu, mais vous avez beaucoup plus de cordes à surveiller, car la tension doit être maintenue sur chacune d’entre elles.
Comme à chaque fois que vous travaillez avec des cordes et des poulies, vous devez vous assurer que vous tirez sur la corde en ligne droite. Tout défaut d’alignement peut entraîner le détachement de la ficelle de la poulie.
Utilisation de tubes en PTFE et d’adaptateurs John Guest pour acheminer la ficelle¶
Si vous souhaitez monter vos glissières linéaires à un endroit différent de votre moteur/poulie, envisagez d’utiliser des tubes en PTFE et des adaptateurs John Guest pour acheminer la corde.
Les tubes PTFE de 1/8 in. Les tubes PTFE et les adaptateurs push-to-connect John-guest avec un filetage M5 d’un côté fonctionnent très bien à cette fin. Ces tubes sont identiques à ceux utilisés dans les imprimantes 3D pour acheminer le filament.
Les tubes peuvent être acheminés sur de longues distances sans ajouter de frottement significatif.
23292 SuperPowered Jalapenos, exemple de gréement avec adaptateurs John Guest¶
Glissières entraînées par courroie¶
Une alternative de plus en plus populaire au gréement traditionnel à base de cordes est l’utilisation de glissières entraînées par des courroies. Ce système peut être utilisé en continu ou en cascade.
Avantages par rapport à la ficelle¶
Contrairement à la corde, les courroies utilisées sur les glissières n’ont jamais besoin d’être tendues. Comme nous l’avons vu dans la section consacrée au mouvement linéaire, pour que les glissières à corde restent efficaces, la tension de la corde doit être maintenue. Naturellement, la corde se détend avec le temps, il faut donc soit un mécanisme capable de fournir une tension supplémentaire (un ressort), soit tendre manuellement la corde, ce qui peut s’avérer un peu fastidieux (en particulier pour les montages en cascade).
However, belts do not have this issue. They tend not to stretch over time, meaning complex external tensioners are rarely needed. Belts are also on an automatic one to one loop, meaning that for every inch you pull in on the extension side, you always feed back out that inch on the retraction side, and vice versa. While this might not seem like a big deal, if a string winds itself up on a spool and overlaps at any point, the diameter of the spool changes, making the two spools out of sync.
Inconvénients par rapport à la corde¶
Le principal inconvénient des glissières à courroie est leur encombrement. En termes simples, les poulies à courroie prennent beaucoup plus de place que les roulements à poulie de 4 mm d’épaisseur et de 12 mm de diamètre vendus par REV. Lorsque l’on utilise des glissières à courroie, les poulies sont au moins deux fois plus épaisses et ont un diamètre considérablement plus grand, ce qui signifie que chaque étage doit être plus épais.
7236 Recharged Green, Rover Ruckus, gréement continu¶
11190 Mechadojos, Relic Recovery, plate-forme à bande continue¶
5064 Aperture Science Rover Ruckus cascade dessin de démonstration à entraînement par courroie¶
5064 Aperture Science Rover Ruckus cascade version finale à entraînement par courroie¶
Élévateurs à courroie ou à chaîne¶
Presque omniprésents dans FRC®, les ascenseurs à courroie et à chaîne existent depuis toujours. Le principe de base consiste à monter des pignons ou des poulies en haut et en bas de l’élévateur sur la superstructure du robot. La courroie ou la chaîne est ensuite solidement boulonnée à l’élévateur, près du pignon ou de la poulie du bas. Lorsque la chaîne ou la courroie est entraînée, l’élévateur monte et descend. Il est possible de concevoir des ascenseurs à plusieurs étages, mais leur alimentation sera plus complexe.
7236 Recharged Green, Rover Ruckus¶
Tendeurs¶
La tension des cordes est l’une des tâches les plus laborieuses pour un constructeur de FTC. Veiller à ce que les deux jeux de glissières soient tendus de manière uniforme peut s’avérer une tâche ardue et ennuyeuse. Cependant, l’ajout de tendeurs à vos cordes peut aider à résoudre les problèmes de tension inégale et à garantir que les deux côtés des glissières fonctionnent ensemble. Le type de tendeur le plus courant est un ressort que l’on peut acheter dans une quincaillerie. Il est généralement placé à l’extrémité de la corde, près de la partie la plus éloignée du centre du robot. Ainsi, la corde s’étire lorsque la bobine déploie le bras, ce qui maintient la tension afin que la corde ne se détache pas des poulies de l’extension du coulisseau linéaire.
Une autre forme de tendeur peut être une poulie à ressort. Comme la poulie est montée sur ressort, elle absorbera le mou de la corde. Il est également possible de monter une poulie sur un morceau d’extrusion et de la faire glisser de manière à ce que la corde soit tendue.
There are two main reasons that tensioners are highly recommended in string based linear slides, the first and oftentimes more important one is that at its core, a run of string is a series of polygons, and as the slide extends the effective size of that polygon changes. Meaning that when fully extended, your slide may require more or less string compared to when halfway extended. Or partially extended. The closer each set of bearings are, the less this impacts string tension.
Une autre chose (mais qui a moins d’impact) à garder à l’esprit est que la taille de la bobine change lorsque la corde est ajoutée/enlevée de la bobine. Si le rayon de la bobine augmente, la vitesse de l’extension augmentera également, et le couple, qui s’oppose à la vitesse, diminuera. Par conséquent, la tension changera également. Par conséquent, un peu de mou est inhérent à toutes les conceptions d’extension linéaire utilisant de la ficelle.
Attention
Il est vivement recommandé aux équipes de disposer d’au moins un tendeur de ressort par ensemble de glissières linéaires.
13075 Coram Deo Robotics, Rover Ruckus, tendeur de corde¶
Choisir la bonne taille de bobine¶
Les bobines ont une propriété particulière qui n’est pas souvent évoquée, mais qui est extrêmement utile lors de la création de systèmes de glissières linéaires. Tout comme la vitesse et le couple du système peuvent être modifiés en changeant le rapport de transmission, la vitesse et le couple peuvent également être modifiés en changeant la taille de la bobine. Le moteur fait tourner la bobine à une vitesse angulaire constante. Ainsi, la vitesse de translation (la vitesse du chariot) est proportionnelle au rayon de la bobine, et comme le couple est inversement proportionnel à la vitesse, le fait de changer la taille de la bobine modifie également le couple.
Il est important de le savoir, car il est souvent plus pratique de changer la taille de la bobine que le rapport de transmission pour obtenir la combinaison souhaitée de vitesse et de couple. Pour illustrer cela, supposons que vous ayez un système d’extension linéaire avec un rapport de transmission de 3,7:1. Vous décidez ensuite qu’un rapport de 5:1 offrirait une meilleure combinaison de vitesse et de couple que votre rapport actuel de 3,7:1.
Dans de nombreux cas, au lieu de changer de boîte de vitesses, il est plus judicieux de changer de bobine pour une plus petite. Si votre bobine fait actuellement 2 pouces, votre nouvelle taille devrait être :math:``frac{2*3.7}{5}` pouces pour obtenir le même résultat.
Vous devez également vous assurer que votre câble ou votre cordage ne se chevauche pas lorsqu’il est entièrement enroulé sur la bobine. Le chevauchement peut entraîner une modification du diamètre de la bobine, ce qui modifiera la tension de votre corde.
Gestion des câbles¶
Lors de l’extension vers l’extérieur, la gestion des fils devient de plus en plus importante. Il est évidemment nécessaire d’utiliser des fils légèrement plus longs que la longueur de l’extension. Cependant, il n’est pas recommandé de laisser ces fils sans protection, car ils peuvent s’emmêler ou se prendre dans les glissières beaucoup plus facilement qu’avec une protection.
En général, les équipes doivent veiller à ce que les fils ne dépassent jamais des parties structurelles du robot, car ils peuvent s’accrocher à d’autres robots ou à des pièces de jeu. Pour ce faire, elles peuvent utiliser des colliers de serrage ou des attaches Velcro, ou encore une plaque acrylique pour maintenir les fils à l’intérieur.
Cependant, pour les extensions linéaires, d’autres formes de gestion des câbles sont nécessaires. Les deux types de gestion de câbles recommandés sont le porte-câble et le cordon enrouleur rétractable. Reportez-vous à la section Electronique et câblage pour plus d’informations.
Porte-câble/Chaîne de traînage¶
La chaîne porte-câbles, méthode standard de gestion des câbles dans l’industrie, est constituée de maillons de chaîne en plastique dont le centre est creux. Les câbles sont placés à l’intérieur de la chaîne, ce qui permet au système de s’étendre indéfiniment. Les maillons sont à la fois rigides et flexibles, ce qui permet à la chaîne de se plier lorsque l’extension est rétractée et de se redresser lorsqu’elle est déployée. Ils sont généralement assez rigides pour ne pas s’affaisser excessivement lorsqu’ils sont rétractés.
Voici quelques liens vers divers produits de chaînes de traînage :
Avantages :
Difficile de s’emmêler ou de s’accrocher à d’autres objets ou robots
Robuste et durable
Protège très bien les fils
Inconvénients :
Grand facteur de forme, prend beaucoup de place
Des liens doivent être ajoutés si une extension supplémentaire est nécessaire.
Peut être un peu lourd, surtout avec une grande longueur de chaîne de traînage.
7236 Recharged Green, Rover Ruckus : Porte-câbles sur le côté gauche des toboggans horizontaux et sur le côté droit des toboggans verticaux.¶
Cordon rétractable¶
Bien qu’ils ne soient pas courants dans l’industrie, les cordons spiralés sont encore très répandus (les cordons spiralés sont presque omniprésents dans les anciens téléphones). Le cordon spiralé rétractable est plus souple que les porte-câbles et s’étire lorsqu’il est déployé.
Avantages :
Très peu encombrant
Flexible et peut généralement s’étendre sur toute la longueur nécessaire (contrairement aux transporteurs par câble, il n’est jamais nécessaire d’ajouter de nouvelles liaisons).
Inconvénients :
Peut s’emmêler plus facilement, car elle est moins rigide qu’une chaîne de traînage.
10030 7 Sigma Robotics, récupération de reliques : Cordon spiralé sur le mécanisme d’extension horizontal¶
Porte-badges auto-rétractable¶
Bien qu’il s’agisse d’une technique peu courante, un porte-badge d’identification auto-rétractable peut aider à gérer le câblage d’une extension. Il s’agit d’articles courants ; en voici un sur Amazon <https://www.amazon.com/OFES-Retractable-Holder-Swivel-Alligator/dp/B07WPRJY9K/>`_.
Cela ne fonctionne vraiment que pour les glissières verticales ou quasi-verticales, car il y a toujours une certaine flèche dans le câble qui peut facilement s’emmêler s’il sort du cadre du robot.
Pour fixer un porte-badge autorétractable à un fil, fixez la partie en plastique dur du porte-badge à la base de la glissière et fixez l’extrémité de la ficelle du porte-badge au fil. Les fils doivent être fixés (à l’aide d’attaches zip ou de tout autre moyen utilisé par votre équipe) vers le haut de la glissière rétractée, avec beaucoup de mou. Pour de meilleurs résultats, le porte-badge doit être presque complètement rétracté (laissez un centimètre ou deux de mou) lorsque la glissière est rétractée.
Avantages :
Extrêmement simple et facile à mettre en œuvre
Flexible et peut généralement s’étendre sur toute la longueur nécessaire (contrairement aux transporteurs par câble, il n’est jamais nécessaire d’ajouter de nouvelles liaisons).
Inconvénients :
Semblables à une bobine, les cordes de gestion des câbles auto-rétractables peuvent s’emmêler plus facilement, car elles sont moins rigides que les chaînes de traînage.
Ne fonctionne pas bien sur les longues glissières (plus de 2 étages) sans travaux d’ingénierie importants.
248 Fatal Error, Freight Frenzy : Gestion du câble du rétracteur de badge sur le mécanisme d’extension¶