вторник, 21 февраля 2017 г.

Как устроен робот для тенниса

Как же эта штука работает? На самом деле очень просто: жжж... чпок... бам.... Ну это если не вдаваться в детали :-) 
Если вдаваться, то обычно у робота есть 2 основных узла (про сетки, емкости для мячей и т.п. я тут писать не буду):
  1. Ствол с роликами, который выстреливает мяч.
  2. Подающий узел, который подтягивает/подталкивает мячи к стволу

Узел с роликами.

На стволе всегда есть двигатели (один, два, или три), на которых закреплены резиновые ролики. Когда мяч подкатывается к ролику, тот цепляет мяч резиной и резко толкает мяч вперед. Так как скорость вращения роликов достаточно высокая, то мяч довольно быстро летит вперед с каким то вращением.

  • В самом простом случае берется труба, на которую устанавливается один мотор с роликом В общем, этого уже достаточно, чтобы соорудить простого робота. Но из за того, что ролик всегда крутится в одну сторону (а иначе мяч просто не выстрелит из ствола), в такой конструкции невозможно получить плоский мяч - всегда будет вращение мяча. Чем быстрее крутится ролик, тем дальше летит мяч - и это хорошо. Но тем сильнее мяч вращается, а это уже плохо, так как тренироваться по сильно закрученному мячу очень сложно, да наверное и не нужно, поскольку противник такое вращение обычно не дает в игре.
Пример ствола с одним роликом
Принцип работы ствола с одним роликом


  • Чтобы придать мячу более реальное поведение, нужно хотя бы  два ролика,  скоростью вращения которых можно было бы управлять. Так, если оба ролика заставить вращаться с примерно одинаковой скоростью, то получится плоский мяч, то есть без вращения. Такие мячи уже очень удобны для начинающих теннисистов, которым нужно научиться просто возвращать мяч на стол. Кроме того, плавно изменяя скорость вращения роликов, можно получить различные слабые или сильные вращения, имитируя таким образом подрезку или накат.
Принцип работы ствола с двумя роликами
Пример ствола с двумя роликами

  • Всем хороша схема с двумя роликами, кроме одного - она не дает возможности создать боковые вращения мяча. Вернее позволяет, если руками взять и немного провернуть ствол вокруг своей оси. Для тех же, кто не хочет это делать, придумали схему с тремя роликами. Это наиболее функциональный ствол, но и наиболее сложный. В любительской конструкции повторять наверное не стоит. Выглядит это вот так:
Немного позже напишу про различные типы моторов, и как их нужно выбирать.

Подающий узел

Чтобы ствол выстрелил мячом, этот самый мяч нужно как то как то в ствол "зарядить". Тут уже народ изобретает что только может. Из того что я видел или слышал, могу выделить такие конструкции:
  • "Вертушки". Самая простая для повторения конструкция (состоит всего из нескольких деталей), которая встречается наиболее часто. Диск вращается, цепляет мяч и подталкивает его к стволу


  • Червячный механизм. Лично мне кажется наиболее удачным вариантом, но несколько сложным для повторения. Спираль крутится, захватывает мяч, и плавно толкает его к стволу
Червячный механизм подачи мячей из металлической проволки

Червячный механизм подачи мячей изпластиковой трубы

  • И еще один (экзотический для меня) метод подачи мячей - воздухом. О нем мне рассказал один мой знакомый. Мяч просто "задувается" к стволу напором воздуха. Что то в этом есть - отсутствуют дополнительные вращающиеся детали, моторы и т.п. Сам я этого не видел, но такие роботы реально существуют. Интересно как у них с шумом... Недостаток, про который я знаю, в том, что к ним подходят мячи только одного диаметра, на который они рассчитаны. Все мы знаем, что не так давно ITTF одобрило новые пластиковые мячи немного большего диаметра (40+), и возможно они уже в такой ствол не полезут.

2 комментария:

  1. По моему в изготовлении подающего узла надо в первую очередь думать о безопасности. Вот подойдёт ребёнок к червячному механизму, сунет руку в эту мясорубку, и нет ладони...
    Сегодня смотрел несколько видео с такими устройствами и в одном из них парень глубоко засунул руку когда мячи застряли (перестали поступать) хотя ведро было полное, и аж муражки пробежали по коже - "Сейчас рука в дырку попадёт и шаговый двигатель имеющий силу 18кг на сантиметр, просто отрежет несколько пальцев".

    ОтветитьУдалить
  2. На самом деле я сам лично пробовал засовывать туда руку, и пока руки у меня на месте )).
    Дело тут вот в чем: хотя шаговый двигатель и МОЖЕТ развивать такой момент (н это для мощных двигателей актуально), но в реальности драйвер шагового двигателя может ограничивать ток двигателя (и соответственно его силу) - это делается крутилкой на плате драйвера. На самом деле для червячного механизма я использую слабый шаговый двигатель, и если туда в шнек что то попадет, то он просто придавит его и остановится. Еще один из плюсов уменьшения силы тока шагового двигателя - требуется маломощный и более дешевый блок питания для всей системы.

    ОтветитьУдалить