Roți Moarte#

Atenționare

This is a very niche aspect of design in FTC®. Generally it is something done by more experienced teams who have had time to repeatedly test their designs and mechanisms with software during the off-season.

Termenul de roți moarte, roți de monitorizare, capsule de odometrie, și odometria sunt de obicei confundate în comunitatea FTC. Totuși, există câteva diferențe cheie pe care trebuie să le reții. Odometria este un termen umbrelă și se referă la folosirea generală a senzorilor de mișcare în scopul localizării. Între timp, roțile moarte, roțile de monitorizare și capsulele de odometrie sunt toate termeni sinonimi.

Termen

Roata Moartă#

O roată mică fără putere (de obicei o roată omni) care monitorizează distanță pe care robotul a parcurs-o prin encoderul atașat la axul roții.

De obicei, există două sau trei roți - una sau două pe axele X si Y pentru a monitoriza poziția față-spate și stânga-dreapta relativă cu punctul de start. În general, roțile de odometrie sunt arcuite pentru a ține roata în contact cu plăcile de spumă tot timpul pentru a asigura acuratețe.

Odometria se referă la folosirea senzorilor de mișcare pentru localizare. Localizarea reprezintă abilitatea de a localiza poziția robotului într-un punct în timp. Localizarea este esențială pentru urmarea unei traiectorii sau autonomii avansate, din moment ce trebuie să știi unde te afli pentru a genera mișcările necesare pentru a ajunge la o destinație dorită. software-ul de localizare joacă un rol important în odometrie; totuși, ca să produci rezultate precise, hardware-ul fiabil este o necesitate.

Cea mai simplă formă de odometrie este localizarea prin encoderele motoarelor. Aceasta folosește encoderele care măsoară rotația motoarelor care pun în mișcare șasiul. Prin această metodă poți să citești datele encoderelor și să o folosești prin ecuația cinematică pentru tipul acela de șasiu pentru a deriva velocitatea corpului. Localizarea prin encoderele motoarelor este în general destul de simplă și ușor de setat pentru aproape toate motoarele FTC legale cu encodere incorporate. Trebuie doar să conectezi câteva cabluri, fără hardware adițional necesar.

Multe echipe din comunitate au convenit o soluție unică care nu este văzută foarte mult în afara FTC-ului: folosirea „roților moarte”, „roților de monitorizare”, sau „capsulelor de odometrie” (acesti termeni sunt sinonimi). Acestea se referă la roți „moarte” sau fără putere (de la un motor) atașate la un senzor (encoder). Capsulele cu două sau trei roți moarte sunt de obicei arcuite pentru a asigura contact permanent cu pământul / acuratețe. Design-ul cu două roți folosește una pararelă și una perpendiculară (la axul motoarelor de șasiu), măsurând mișcarea X și Y. O schimbare în direcție este măsurată prin giroscop. Design-ul cu trei roți folosește două capsule pararele și una perpendiculară, măsurând mișcarea X și Y. Însă, acest design uită de giroscop și în schimb măsoară direcția prin diferența dintre cele două capsule pararele. Această metodă este mai precisă deoarece BNO055 IMU (folosit pentru giroscop în design-ul anterior) utilizează I2C care este mai încet decât restul I/O-ul de pe REV Hub și nu poate citi în masă (bulk read). Aceste două probleme pot duce la probleme de abatere care se adună în timp, astfel ducând la o localizare imprecisă atunci când folosești design-ul cu două roți.

Însă, modelarea unui sistem cu roți moarte consistent se dovedește a fi o provocare dificilă de design. Este de obicei scump. Un set de trei roți moarte costă minim 100$ (490 Lei) pentru encodere, înainte de orice hardware.

Hai să trecem prin avantajele și dezavantajele fiecărui sistem.

Localizarea prin Encoderele Motoarelor#

  • Pro:

    • Ieftin (motoarele pe care le folosești cel mai probabil au deja encodere integrate)

    • Accesibil

    • Puțin efort depus

  • Contra:

    • Această metodă de localizare pe șasiurile mecanum poate fi destul de inprecisă din cauza lipsei tracțiunii pe roțile mecanum.

    • Va aluca la accerelații puternice pe șasiurile mecanum. Acuratețea va fi destul de bună pentru autonomii simple dacă accerelația este limitată.

Capsule de Odometrie cu Două Roți#

  • Pro:

    • Mai ieftine decât design-ul cu 3 roți

    • Acuratețe destul de bună

    • Nu este necesar reglajul pe direcție

  • Contra:

    • Se poate abate de la drum mai ușor decât design-ul cu 3 roți

Capsule de Odometrie cu Trei Roți#

  • Pro:

    • Localizare destul de precisă. Acuratețe bună într-o autonomie de 30 de secunde

  • Contra:

    • Destul de scump

    • Reglajul direcției este destul de important

Encodere#

Multe din localizările făcute în software se bazează pe citirea din encodere. Encoderele sunt senzori care înregistrează „pașii” sau „ticks”, care sunt valori care reprezintă un anumit grad de rotație. Encoderele pot avea un număr diferit de citiri pe revoluție (CPR), care de asemenea uneori se numește și tick-uri pe revoluție. Cu cât numărul acesta este mai mare, cu cât datele sunt mai precise.

Encoderele sunt conectate la porturile JST-PH ale hub-urilor REV. Aceste encodere pot fie să fie integrate în motoare sau externe. Encoderele externe vor trebui să fie conectate într-un port de encoder însă nu sunt în relație cu motorul din acel port. Prin software, putem folosi obiectul motorului pentru a determina poziția encoderului. Acest lucru ar trebui să fie făcut cu motoare care nu folosesc encodere. Dacă folosești roți moarte, nu vei avea nevoie de porturile motoarelor de pe șasiu, deci acelea sunt porturile pe care ai putea să le folosesti.

If one chooses to design dead wheels, there are only two recommended encoders that one should use for FTC: REV Through-Bore Encoders and U.S. Digital S4T Encoders.

REV Through-Bore#

De obicei prescurtate în „REVcodere” sau „revcodere”, encoderele REV Through-Bore au devenit rapid opțiunea cea mai populară pentru comunitatea FTC. Encodere REV au câștigat atâta reputație pentru prețul său relativ accesibil, fiabilitate și ușurință în utilizare. Design-ul prin ax se dovedește a fi semnificativ mai bun decât encoderele optice. Encoderele cu disc optic sunt foarte fragile, ușor de zgâriat, și sunt mai puțin tolerante la probleme de design.

Un Encoder REV Through-Bore

Encoder REV Through-Bore#

Avantaje

  • Design-ul prin ax este foarte robust și ușor de modelat

  • Relativ Ieftin

  • CPR Mare

  • Ușor de Conectat

Dezavantaje

  • Destul de mare comparativ cu alte encodere. Ar putea fi destul de greu să creezi un design compact

  • Multe encodere Through-Bore au o ușoară rezistență inconsistentă când se rotesc. REV spune ca acest lucru este normal și devine mai puțin observabil cu cât folosești encoderul mai mult.

    • Pentru a face rodajul forțat al unui encoder REV Through-Bore un ax de 1/2” poate fi rotit cu bormașina prin encoder pentru câteva minute

  • Puncte ciudate de montare

Notă

The Through-Bore encoders have a very high CPR (8k). The REV Hub transmits velocity in a 16-bit signed integer. This means it can only communicate a maximum value of 2^15 (which is 32768). Thus, it only takes 4 rotations a second (32k / 8k = 4) for the velocity value on the REV Hub to experience an integer overflow. This is primarily a concern when dealing with motion profiling. The popular, existing tools (Road Runner and FTCLib) have mechanisms for dealing with this issue so this is not a concern and should not sway your design decision. Just keep this detail in mind once you start programming.

U.S. Digital S4T#

Encoderul S4T în miniatură este o altă opțiune viabilă folosită în design-urile cu roți moarte. Aceste encodere sunt foarte mici și pot reduce semnificativ impactul asupra design-ului. Folosirea angrenajelor cu aceste encodere este ideal pentru a preveni șocurile direct pe encoder.

Un encoder US Digital S4T

Encoder S4T#

***Advantages:

  • Foarte compact

Dezavantaje

  • Mai scump (aproape dublu)

  • Mai fragil

    • Cabluri foarte subțiri. Predispus la rupere dacă nu este securizat bine

  • Ideal, necesită angrenaje externe

Encoderul SRX Mag#

The SRX Mag Encoder from Cross The Road Electronics is a magnetic encoder. It is not used by many FTC teams due to its slightly higher complexity to use and lack of FTC centric documentation. It is more popular in FRC®.

Un Encoder CTRE SRX Mag

Encoder CTRE SRC Mag#

Avantaje

  • Foarte compact

  • Relativ Ieftin

Dezavantaje

  • Necesită asamblare

  • Nu există multe instrucțiuni de folosire pentru FTC

U.S. Digital E8T (învechit)#

Odată cea mai populară opțiune pentru echipele FTC, encoderul optic E8T nu mai sunt recomandate în continuare deoarece REV Though-Bore sunt o opțiune superioară la un preț echivalent. Design-ul optic deschis al acestor encodere au multe greșeli de design care le fac fragile și predispuse la rupere. Singurul avantaj pe care îl au relativ față de REV Though-Bore sunt dimensiunile mai mici.

Un Encoder US Digital E8T

Encoder E8T#

Design#

Există câteva design-uri disponibile public cu roți moarte. Roțile moarte sunt de obicei modelate în jurul unui șasiu al unei echipe iar echipele FTC rar fac public CAD-ul propriului robot.

Aici sunt câteva design-uri publice cu roți moarte:

Tensionarea cu Arc#

Este foarte recomandat ca roțile tale moarte să conțină o formă de arcuire care împinge roata în pământ. Acest lucru asigură faptul că roata are contact permanent cu pământul și are tracțiune adecvată. Suficientă forță este necesară pentru a asigura tracțiune constantă pentru a preveni ca roata să alunece. Ține minte că prea multă forță poate ridica șasiul de pe pământ și să întrerupă mișcarea.

Cea mai populară metodă de a tensiona cu arc este să îți pivotezi capsula în jurul unui punct și să obții o forță rotațională printr-un arc sau bandă elastică.

O demonstrație a pivotării prin arcuire

Arcuirea echipei 14320#

O altă opțiune este să arcuiești vertical capsulele de odometrie. Ideea este că arcuirea în jurul unui punct de pivotare va cauza ca roțile moarte să se miște în axul pararel cu pământul dacă înălțimea roților moarte relativ cu pământul se schimbă. Capsulele arcuite vertical nu vor avea această problemă. Însă, nu este o problemă așa mare, din moment ce majoritatea echipelor nu o vor întalni. Arcuirea vericală este mult mai greu de modelat bine și nu este recomandată pentru îmbunătățirea minoră în acuratețe pe care o obține.

Un exemplu de tensionare cu arc verticală

Arcuirea verticală a echipei 18172#