עבודת גמר במכטרוניקה FIRST 2014 מגישים :דביר כהן ,נפתלי דויטש וידידיה פרוינדליך מנחים :ראובן שטל ,רותם שטל ,לירון גורביץ ויהודה עיטם תוכן העניינים ארגון" 6 ........................................................................................................................ "FIRST ובישראל9 ........................................................................................................................... ... הקבוצה שלנו9 ........................................................................................................................ ... מבט כללי9 ............................................................................................................................ - ומה עוד? 11 ........................................................................................................................... פעילות חברתית במסגרת הקבוצה 12 .......................................................................................... "פרוייקט הבימבה" 12 ........................................................................................................... "פרוייקט המבוך"14 .............................................................................................................. קבוצות רובוטיקה בירוחם 15 ...................................................................................................... קבוצות רבוטיקה בנגב 15 .......................................................................................................... ימי שיא והפעלה 15 .................................................................................................................. לסיכום16 ............................................................................................................................ ... הגדרת הבעיה 17 ........................................................................................................................ חוקי המשחק 18 .......................................................................................................................... הגדרות – מילון מונחים 18 ....................................................................................................... : חוקים 18 .............................................................................................................................. : שלבי המשחק 18 ................................................................................................................... : ניקוד 18 ............................................................................................................................... : מהלך המשחק 19 .................................................................................................................. : תנאים התחלתיים 19 .......................................................................................................... - זמן הכנסת כדורים20 ............................................................................................................ מיקום הרובוטים 20 ............................................................................................................... תפעולה הרובוט 20 ................................................................................................................ : רובוט מחוץ למגרש 20 ........................................................................................................... פעולת הרובוט 20 ................................................................................................................. פעולות של חברי הקבוצה 21 .................................................................................................. כללי התנהגות במגרש 22 .....................................................................................................: חוקי בניית הרובוט 22 ............................................................................................................. : גודל הרובוט 22 .................................................................................................................. : מנועים 23 ......................................................................................................................... : קצוות חדים 24 ................................................................................................................... : חוקי הבמפרים 24 .................................................................................................................. : בניית הבמפרים 24 ............................................................................................................. : 2 מערכת חשמל 25 ................................................................................................................... : מהלך העבודה 26 ...................................................................................................................... : תוצאות סיעור המוחות26 ......................................................................................................... : מטרות על26 ...................................................................................................................... : מטרות משניות26 ............................................................................................................... : דרישות26 ......................................................................................................................... : דרישות באוטונומי26 ........................................................................................................... : לאחר סיעור המוחות עבדנו לפי הסדר הבא27 .............................................................................. : מערכת הנעה 29 ....................................................................................................................... : דגם : 1מערכת הנעה 29 ................................................................................................ 4X4 דגם : 2מערכת הנעה 30 ................................................................................................ 6X6 דגם : 3מערכת הנעה "מכאנום" 30 .......................................................................................... דגם : 4מערכת הנעה סוורב31 ............................................................................................... דגם : 5מערכת עם שמונה גלגלים אשר הקיצוניים ביניהם הינם גלגלי אומני 32 ................................ יחסי הגודל במרכב 33 ............................................................................................................. : רוחב34 .............................................................................................................................. ריבוע 34 ............................................................................................................................. אורך 34 .............................................................................................................................. פירוט על מערכת ההנעה34 ...................................................................................................... : מרכב 34 ............................................................................................................................. גלגלים 35 ........................................................................................................................... מנועים 36 ........................................................................................................................... מערכת ירייה 37 ........................................................................................................................ : דגם : 1מערכת בעלת גלגלים המסתובבים כלפי חוץ37 .............................................................. . דגם : 2מערכת בעלת פטיש38 ............................................................................................. . דגם : 3מערכת בסגנון קטפולטה39 ....................................................................................... . תת מערכת כפות 40 ............................................................................................................... : פירוט על תת מערכת כפות 40 .............................................................................................. : מערכת איסוף 42 ....................................................................................................................... : אפשרות : 1איסוף ח'42 ........................................................................................................ אפשרות : 2איסוף מוטות 42 .................................................................................................. אפשרות : 3איסוף תפיסה והכנסה 43 ...................................................................................... פירוט על מערכת האיסוף 44 .................................................................................................... : תת מערכת הכנסה 44 ............................................................................................................ : המנוע 44 ............................................................................................................................ הגלגלים 44 ......................................................................................................................... 3 גלגלי 44 ................................................................................................................ BaneBot גלילי עם ספירלה 45 ............................................................................................................. תת מערכת הרמה ) הכנסה ( 46 ............................................................................................... : מנגנון : 1חיבור למנוע עם יחס המרה 46 .................................................................................. מנגנון : 2הכננת 47 .............................................................................................................. המוטות 48 .......................................................................................................................... שילוב עם מערכת הירייה 49 ................................................................................................... תוכנה 51 ................................................................................................................................. : פונקציות שקיבלנו בשפה51 ...................................................................................................... : השלב האוטונומי51 ................................................................................................................. : אוטונומי כדור אחד 52 ......................................................................................................... : אוטונומי שני כדורים 53 ........................................................................................................ : שלב הטלאופ )הידני(55 ........................................................................................................... : לולאות נוספות ב61 ....................................................................................... Periodic Tasks לולאת ה62 ................................................................................................................ :UDP בקרה 64 ..................................................................................................................................: בקרה פנים מערכתית64 .......................................................................................................... : בקרה במערכת האיסוף64 .................................................................................................... : בקרה חיצונית מהמערכות64 .................................................................................................... : בקרה בשלב האוטונומי64 .....................................................................................................: אלקטרוניקה 68 ......................................................................................................................... : – CRIOהבקר 69 ................................................................................................................... 69 ............................................................................................................. Digital Side Card – Victor-888בקר מהירות 70 ................................................................................................... לוח חשמל 70 .......................................................................................................................... פיוז 71 ................................................................................................................................... 71 ........................................................................................................................ Resberi pi מצלמה 72 .............................................................................................................................. חיישן מגע 72 .......................................................................................................................... סלנואיד 73 ............................................................................................................................. קומפרסור 73 .......................................................................................................................... מנוע 73 .......................................................................................................................... CIM נתונים 73 .......................................................................................................................... : מצבר 74 ................................................................................................................................ מנורת בקרה 74 ....................................................................................................................... נתב )ראוטר( 74 ...................................................................................................................... 4 תכנון ממוחשב של הרובוט 76 ...................................................................................................... : סיכום אישי 77 ........................................................................................................................... : ביבליוגרפיה 78 ......................................................................................................................... : 5 ארגון" "FIRST ארגון FIRSTפירסט הוא ארגון בין לאומי ללא מטרות רווח אשר הוקם בשנת 1989ע"י דין קיימן ) (Dean Kamenכדי לעודד וליצור עניין של ילדים ובני נוער במדע וטכנולוגיה ,שלאחר מכן גם יפתחו קריירה בתור מהנדסים, מדענים ,חוקרים וכדומה .מטרת הארגון רמוזה בשם המלא של הארגון באנגלית– For Inspiration and Recognition of Science and "- "Technologyבשביל הכרה והשראה של מדע וטכנולוגיה .בנוסף לכך ,ארגון FIRSTמדגיש את חשיבות שיפור הביטחון העצמי ויכולת העבודה כצוות ולכן פסגת שנת הפעילות בכל תכניות הרובוטיקה הן התחרויות המקומיות והתחרות הבין-לאומית. תמונה - 1התחרות העולמית של פירסט תמונה - 2דין קיימן מקים ארגון פירסט הארגון מתבסס על 2ערכים מרכזיים המהווים למעשה את "רוח פירסט": • מקצועיות אדיבה ) : (Gracious Professionalismמונח שטבע ד"ר וודי פלאוורס (Woodie - ) Flowersיועץ מקצועי של פירסט' " .מקצועיות אדיבה' מהווה חלק מהאתוס של .FIRST מדובר בדרך עשייה המעודדת עבודה בעלת איכות גבוהה ,מדגישה את ערכו של הזולת, ומכבדת את האינדיבידואל ואת הקהילה ".במילים אחרות ,מקצועיות אדיבה היא רעיון העשייה וההתחשבות באחר ללא פשרות על איכות העבודה ,והיא זו המאפשרת קיומן של תחרויות עד קצה היכולת ,אך ברוח טובה ,בכבוד ובאדיבות בין המתחרים. • (Cooperative + competition) – Coopertitionהלחם של שיתוף +תחרות .המונח " "Coopertitionמציין למעשה שיתוף ועזרה הדדית בין מתחרים באותה תחרות .בפירסט, רעיון השיתוף -תחרות מקבל משמעות אחרת מכיוון שפסגות העונה בתכניות השונות הן התחרויות השונות ,ולכן הרעיון מיושם בצורה רחבה ומדהימה .בתחרויות של פירסט ניתן לא פעם לראות קבוצות שמקדישות שעות ואנשי צוות כדי לעזור לקבוצה אחרת להתמודד עם תקלה שאירעה לה וכדומה. ארגון פירסט מקיים 4סוגי תחרויות ל - 3קבוצות גילאים: • - Jr. FLL- Junior FIRST Lego league תחרות המיועדת לילדים בכיתות א'–ד' ,בה המטרה היא מחקר של נושא מסוים ובנית דגם הממחיש אותו -כל שנה בנושא אחר. 6 - FLL – First Lego league • התחרות הגדולה בפירסט ) 230,000תלמידים ברחבי העולם( .מיועדת לילדים בגילאי .10-14בתחילת עונת התחרות מתפרסם לוח משימות ,שעל רובוט ,הנבנה מלגו, לבצע כמה שיותר מהן ב 2.5דקות. • - FTC – First Tech Challenge לתלמידי תיכון .תחילת ספטמבר מתפרסם משחק שעל הרובוט להיות מסוגל לשחקו ע"פ החוקים המתפרסמים . הרובוטים נבנים מחומרים ,בקרים ורכיבים הניתנים לשימוש חוזר למשך מספר שנים. • תחרות ה– FRC : תחרות ה ,FIRST Robotics Competition - FRCהיא תחרות הדגל של ארגון פירסט -המיועדת לתלמידי תיכון מרחבי העולם ,המאורגנים בקבוצות של 15 - 40תלמידים .זו התחרות הקרובה ביותר לרכיבים וליכולות הנדרשות בעבודה טכנולוגית בחיים האמיתיים .במסגרת התחרות, מתפרסמת משימת העונה )בתאריך קבוע מראש( ,שהיא בעצם משחק שהרובוטים יצטרכו לשחק אותו ,וכן ספר החוקים לאותה העונה .המשחק מיועד לשתי בריתות של שלושה רובוטים כל אחת, המשחקות זו נגד זו תוך שילוב אסטרטגיות משחק שונות )הסבר בהמשך( .ביום שלאחר הפרסום, כל קבוצה מקבלת ערכת בסיס הכוללת חלקים וחומרים לבנייה הבסיסית של הרובוט .מרגע פרסום המשימה ועד למועד הגשת הרובוטים ישנם 6.5שבועות של עבודה מאסיבית ,בהם חייבים לסיים את בניית הרובוט לגמרי .בבניית הרובוטים משתמשים בחומרים מכל הבא ליד – מתכות שונות ,עץ, גומי וכו' .לאחר הגשת הרובוטים ,מתחילים 7שבועות של תחרויות אזוריות (Regional competitions),בהם מתקיימות כ - 90תחרויות ,כאשר בכל תחרות משתתפות 30 - 50קבוצות. בסופו של דבר 400קבוצות זוכות בכרטיס כניסה לתחרות העולמית של פירסט - 6קבוצות מכל תחרות: 7 3 (1-3הקבוצות הזוכות– חברות הברית המנצחת .בשלב הראשון של התחרות -משחקי בירור האיכות של הרובוטים -הבריתות נקבעות באופן אקראי ,ובשלב משחקי הגמר -כל קבוצה מ -8הקבוצות המובילות בוחרת עוד 2קבוצות שיהיו שותפותיה למשחקי הגמר . תמונה - 3מבנה השלב השני בתחרות (4זוכת פרס ה – " "Rookie All-starקבוצה שזו השנה הראשונה שהיא משתתפת בתחרות ) (Rookieאשר הראתה את היכולות והביצועים הטובים ביותר מבין דומותיה. (5זוכת פרס ה ") "Engineering inspirationהשראה הנדסית( -קבוצה אשר בלטה בבניית הרובוט ,בתחכום הדרך בה הוא מבצע את המשימה ,ביעילותו ובהפצת הידע ההנדסי של הקבוצה אל הקהילה. (6זוכת פרס ה Chairman-פרס יושב הראש -ניתן לקבוצה שהשתמשה בידע הטכני , המכאני ושיתוף הפעולה שצברה כדי לתרום ולפעול כמה שיותר למען הקהילה .בנוסף לכך , בתוך שיקולי הענקת הפרס נכללים גם ביצועי הרובוט ,שיתוף הפעולה הקבוצתי ,מקצועיות אדיבה והשפעת הקבוצה על סביבתה .פרס זה הוא הנחשב היוקרתי ביותר בתחרות ,וזוכת הפרס בתחרות העולמית נכנסת ל"היכל התהילה "של פירסט. בסך הכל -בשנת 2014יתחרו בתחרויות ה 2850 - FRCקבוצות 71,250 ,תלמידי תיכון ב99- תחרויות אזוריות. במניין הרשמי לקראת עונת 2014-ארגון FIRSTכולו מונה: 350,000+תלמידים, 32,650קבוצות, 28,000+רובוטים, 64,000+מנטורים ,מדריכים ומהנדסים מתנדבים, 66,000+מתנדבים באירועים השונים ,הורים ובני משפחה שבאים לעזור... 8 תמונה - 4הסמל של ארגון פירסט ישראל ובישראל... ארגון FIRSTישראל ,שלוחת הארגון העולמי בארץ ,הוקם בשנת 2005ע"י הטכניון בחיפה .כיום ,במסגרת הארגון ,מופעלות ברחבי הארץ ,מנהריה ועד אילת ,תכניות JR. FLL, FLLו –FRC.סך הכל - 450קבוצות ו -4000תלמידים ב - 20אירועים ותחרויות .הארגון נהנה מתמיכתם הנלהבת של עשרות גופים וחברות מרחבי הארץ ,העוזרים לו לגדול ולהתרחב . תמונה - 5תרשים של מספר הקבוצות לפי פריסה עולמית תחרות ה -FRCבארץ מפגישה כ - 50קבוצות מרחבי הארץ ועוד כ 2-3קבוצות מחו"ל ,והיא היחידה שמתקיימת מחוץ לגבולות ארה"ב וקנדה .התחרות מתקיימת בהיכל נוקיה בתל אביב ונמשכת 3ימים -יום אימונים ,יום משחקי איכות ויום משחקי אליפות .בסך הכל משתתפים בתחרות 1500תלמידים ועוד כ -1500 צופים ,מתנדבים ומלווי קבוצות. הקבוצה שלנו... מבט כללי- אנחנו חברי קבוצת FRCמספר 3211מירוחם - “The Y Team”.הקבוצה שלנו הוקמה בשנה , 2010 בעידוד המועצה המקומית בירוחם ,קרן רש"י ומרכז המדעים "תפוח פיס" בירוחם .בשנתה הראשונה של 9 הקבוצה ,היו חברים בה 15תלמידים וההישגים בתחרות הארצית לא היו מרשימים במיוחד )מקום מספר (50 אבל מאז הקבוצה גדלה והגיעה להישגים מרשימים - תמונה - 6סמל הקבוצה בשנת - 2011הקבוצה דורגה במקום ה - 8בתחרות בשנת - 2012מקום 2בתחרות +פרס על תמיכה והשקעה בסביבה בשנת - 2013מקום 3בתחרות +זכיה בפרס הצ'יירמן ) (Chairmanובעקבותיו טיסה לתחרות העולמית בסנט לואיס ,ארה"ב וזכייה בפרס השופטים. תמונה - 7לוגו של מחסן 52 בשנת 2014 - הקבוצה פועלת כיום ב"מחסן ,"52מרכז הפנאי לנוער בירוחם -זו השנה החמישית .את הקבוצה מלווים אנשי מקצוע )מהנדסים,טכנאים וכו'( אשר גרים בירוחם ועובדים בסביבה הקרובה . הקבוצה מרכזת את 3בתי הספר התיכוניים בירוחם - אורט ספיר )חילוני( ,בלבב שלב )בנים דתי( ומדרשיית אמית קמה )בנות דתי( .ההרכב המיוחד הזה הופך את הקבוצה למשהו שונה ואיכותי בכמה רמות . חילוניים ודתיים ,בנים ובנות ,ימניים ושמאלנים ,מזרחיים ואשכנזים ,יוצרים שיח מעניין ומוסיפים המון לייחודיות הקבוצה. 10 תמונה - 8חברי הקבוצה בתחרות העולמית בארה"ב ומה עוד? מעבר לעבודה המאסיבית והאיכותית על בניית הרובוט ,אנחנו משתדלים כמה שיותר להביא את הידע והנסיון שאנו צוברים ואת גיבוש הקבוצה לידי ביטוי בתרומה לקהילה ,כדוגמת "פרוייקט הבימבה" שיפורט בהמשך. בנוסף ,אנו משתדלים לעזור ולסייע לקבוצות אחרות בתחרות ע"י מענה לשאלות ספציפיות וע"י שיעורים בנושאים הנוגעים לתחרות המשודרים באינטרנט לכל המעוניינים . תמונה - 9לימוד ביחד עם קבוצת בנות מבאר שבע במסגרת FIRST-חברי הקבוצה מתנדבים להפעיל את תחרות ה - FLLהאזורית שמתקיימת בירוחם ,לעזור לקבוצות ה FLLו - Jr. FLLהמקומיות במהלך העונה שלהן ,ולסייע בפתיחת קבוצות חדשות ברחבי הדרום )באר שבע– , 2012כסייפה .( 2014 - אנו רואים בקיומנו ובפעילותנו דווקא בירוחם שליחות גדולה וחשיבות עצומה בפיתוח המודעות בעיירה בפרט ובדרום בכלל .אנחנו מקווים לבסס את מעמד ירוחם כמעצמת רובוטיקה וליצור מרכז למידה אזורי/ארצי למדעי הרובוטיקה בירוחם. 11 תמונה - 10שלט אשר הוצב בתחרות ה FLL -האיזורית בירוחם תמונה - 11שלט בירוחם הברך את משתתפי התחרות פעילות חברתית במסגרת הקבוצה כבר הזכרנו את חשיבות הפעילות הקהילתית והחברתית בעיני פירסט ,ואת פעולות הקבוצה באופן כללי . הפעילות החברתית )משימתיות קהילתית( היא בעינינו דבר חשוב לא פחות מאשר ההשתתפות בתחרות . עכשיו נסביר על כמה מהפעילויות החברתיות בצורה מעמיקה קצת יותר: "פרוייקט הבימבה" בעונה שעברה ,לפני מתן המשימה לרובוטים ,שמענו על רעיון של גננת בגן לילדים לקויי ראייה בבאר שבע - התאמת רכב חשמלי קטן )בימבה( לשימוש ילדי הגן .המטרה בכך היא לשפר את בטחונם העצמי של הילדים , שמפחדים לנוע ממקום למקום לבדם ,ומתוך כך לשפר את תפיסת המרחב שלהם .החלטנו לקחת את המשימה על עצמנו -קיבלנו בימבה רגילה לחלוטין וביצענו בה את השינויים הדרושים כמו -הקטנת מהירות הנסיעה ב ,40%-התאמת מושב הבימבה והפיכתו לבטוח יותר ,הוספת שלט בקרה לגננת והתקנת כפתור-יד המאפשר נהיגה בבימבה גם לילדים בעלי מוגבלויות פיזיות. 12 תמונה - 12כתבה על הקבוצה תמונה - 13כתבה על הקבוצה הבימבה נכנסה לשימוש בגן וזכתה לאהבה גדולה מצד הלדים שפשוט לא רצו לרדת ממנה ...תוך זמן לא רב , וכחלק מתהליך ,למדו הילדים לנהוג בבימבה לבד ,וכך שיפרו את תפיסת המרחב שלהם ואת ביטחונם העצמי .התגובות מצדן של הגננות ומצד ההורים היו חיוביות ונלהבות. הבימבה היא פרוייקט הדגל שלנו ,ומהסיפוק שאנו מקבלים ממנו יש לנו את הכוח להמשיך בעשייה ובתרומה .אנו מקווים להרחיב את "צי" הבימבות ל 9-עד 15בימבות שישמשו בגנים דומים ברחבי הארץ. 13 תמונה - 14הבימבה בפעולה לפני תחילת עונת הבניה ) (04/01/2014השנה ,שמחנו להתבשר כי חברת "פופיק צעצועים" החליטה לתרום לפרוייקט עוד 3בימבות ,שלאחר עבודה טכנית ועשיית השינויים הדרושים היו מוכנות גם הן לשימוש בגנים. בשנת , 2013בתחרות העולמית שהתקיימה בסנט .לואיס ,מיזורי ,זכתה הקבוצה ב"פרס השופטים" - " - "Judges awardבעיקר בזכות פרוייקט הבימבה! "פרוייקט המבוך" לאחר צבירת הנסיון בפיתוח מוצרים לשימוש בגני אלי"ע )פרוייקט הבימבה( ,החלטנו להתחיל בפיתוח של עוד פרוייקט ייחודי לשימוש בגנים .הרעיון שהוביל את הפרוייקט הוא מתן אפשרות לילדי גן הסובלים מבעייות שיתוק מוחין ) (CPלפתור מבוך ע"י רובוט שזז לכל אחד מארבעת הכיוונים בלחיצת כפתור -כי הרי הם אינם יכולים לפתור מבוך רגיל עם דף ועט... בהתחלה בנינו אב טיפוס מחלקי לגו ) (NXTכאשר הרובוט בנוי עם שתי מערכות הנעה שונות ,המשתמשות כל אחת במנוע אחד ,המאונכות זו לזו בכיוונן ומתחלפות בניהן ע"י העלאה והורדה שלהן באמצעות מנוע שלישי .השליטה ברובוט מתבצעת באמצעות תקשורת בלוטות' מלבנה חכמה נפרדת ,אליה מחוברים 4 חיישני מגע כאשר מעל כל אחד מהם בנויה דוושה המותאמת ללחיצת רגל או יד של ילד -כל חיישן ודוושה מיצגים כיוון שהרובוט יזוז אליו משבצת אחת שטח הבסיס של הרובוט -ימינה ,שמאלה ,קדימה או אחורה. בחיפושינו אחר רובוט עמיד יותר ,זול יותר ופחות "פריק" הועלו 2פתרונות אפשריים: .1הדפסת חלקים לרובוט ע"י מדפסת תלת מימד ,הנעת הרובוט באמצעות מנועי סרוו ובקרה באמצעות לוח ארדואינו .מצאנו שרטוטים לחלקי רובוט המתאים לדרישות המשימה צידוד ונסיעה קדימה/אחורה )בשימוש ב 3-גלגלי "אומני" ב 120מעלות( .2לחפש באינטרנט מכונית שמסוגלת לנסוע לארבעת הכיוונים ונשלטת ע"י שלט רחוק .מצאנו רובוט חביב, הזמנו אותו והתאמנו את הבקרה ,הנסיעה והשליטה בו לצרכי המשימה )את המכונית נסב לצורכי המשימה - שינוי הבקרה ,בניית דוושות מתאימות ,הגבלת המהירות וכו'(. 14 קבוצות רובוטיקה בירוחם החלק המרכזי בפעילות החברתית השוטפת של הקבוצה הוא קבוצות הרובוטיקה בירוחם .במשך שנות פעילותה ,הקימה הקבוצה 24קבוצות רובוטיקה לגילאי בית ספר בירוחם 8 :קבוצות FLLו 16-קבוצות ג'וניור FLLו"רובוסטאר" )המיועדות לגילאים .(6-10כמות הקבוצות המרשימה ) (25גורמת למצב שבו כל ילד רביעי בירוחם ) (25%משתתף בתכנית רובוטיקה כלשהיא -פי 10ויותר מהממוצע הארצי! הקבוצות מיועדות לכלל חלקי האוכלוסיה בירוחם -חרדים ,דתיים-לאומיים ,חילונים ובדואים ,פועלות בכל בתי הספר היסודיים בעיר ,ומגיעות להישגים מרשימים. קבוצות רובוטיקה בנגב בנוסף לקבוצות הרובוטיקה בירוחם ,הקימה הקבוצה עוד מספר קבוצות רובוסטאר במועצה אזורית רמת נגב הסמוכה 14 ,קבוצות ג'וניור בערבה ,ו 2-קבוצות - FRCבבאר שבע ) (4319#ובכסייפה ).(5273# בבאר שבע -הוקמה קבוצה באולפנת אמי"ת בעיר בסיוע ובתמיכת האוניברסיטה ,אשר מיועדת לבנות בלבד . רעיון זה הוא יחיד מסוגו ופורץ דרך בתחרות ה FRCהקבוצה שלנו עוזרת ותומכת בקבוצת הבנות לאורך עונת התחרות -שיעורים ,חלקים ,אנשי צוות ופתרון בעיות ,וכן להיפך. בכסייפה -הוקמה קבוצה של 3התיכונים הבדואים בעיר .התלמידים באו לירוחם כדי לראות ולהתרשם מהקבוצה ,הפעילו את הרובוט ולמדו עוד על התחרות .הקבוצה מקבלת עזרה והדרכה מה Y team -בכל מה שצריך. ימי שיא והפעלה במהלך השנה ,מקיימת הקבוצה אירועים פתוחים בירוחם ,אליהם מוזמנים הילדים כדי לטעום מהכיף הטמון ברובוטיקה .במסגרת הימים האלה ,מוזמנים הילדים לנהוג ברובוט של הקבוצה ולבדוק את יכולותיו המרשימות ,בנוסף לסדנאות בניית רובוטים בלגו. בנוסף לכך ,משתתפת הקבוצה באירועים המתקיימים מחוץ לירוחם אשר מיועדים לקהל הרחב כדוגמת" ליל המדענים "וכנס החדשנות באוניברסיטת בן גוריון בנגב .במהלך האירועים האלה ,מציגה הקבוצה את הרובוט , המשימה השנתית ואת הפעילות החברתית שלה. במהלך הקיץ שעבר הפעילה הקבוצה 2ימי הפעלה בקייטנות -בירוחם ובסנסנה .ההפעלות התקיימו במחיר סמלי ,המכסה נזקים שעלולים לקרות לרובוט .הילדים התנסו בנהיגה ברובוט ובבניית רובוטים מלגו שיבצעו משימות שאנחנו המצאנו. 15 לסיכום אנחנו מאמינים שחלק נכבד ממשימתנו כקבוצת רובוטיקה בירוחם הוא הפעילות החברתית -הגדלת מעגל הרובוטיקה באיזור ,החדרת שאיפות בילדים למדע וטכנולוגיה ותרומה לקהילה ע"י שימוש בידע שצברנו .על כן ,התחלנו בפיתוח "תכנית 16השנים" במסגרתה ישנה אפשרות לכל ילד החפץ בכך ,להיות חבר בקבוצת רובוטיקה לכל אורך שנות לימודיו בבית הספר ,המורכבת מן הדברים שפורטו למעלה .החזון להמשך הוא להרחיב את התכנית עד לגילאי הגן ,וכן עד לגילאי .24 16 הגדרת הבעיה משחק ה – FRCשל שנת 2014נקרא " . "Aerial Assistהמגרש מחולק כך שיש שלושה חלקים שווים אחד אדום ,אחד לבן ואחד כחול ,ועוד שני חלקים צמודים לקצוות המגרש הנקראים ") "goalie zoneאזור הגולי(. באמצע המגרש עומד גשר בגובה 60אינץ' .המשחק הינו משחק לשישה רובוטים – שלושה בכל קבוצה והמטרה היא להשיג יותר נקודות מהקבוצה השנייה תוך זמן מוגבל של המשחק שעומד על שתיים וחצי דקות. כלי המשחק הוא כדור בקוטר של 24אינץ' אשר אותו צריך לקלוע לסלים קטנים בפינות המגרש או לסלים גדולים לכל אורך המגרש אשר מתנשאים לגובה של 3.5מטר מעל הקרקע .קליעה לסל הנמוך תזכה את הקבוצה בנקודה אחת וקליעה לסל הגבוה תזכה את הקבוצה בעשר נקודות .המשחק מתחיל בעשר שניות אשר בהם הרובוט פועל באופן אוטומטי ,והרובוטים מתחיל את השלב באזור הלבן .בשלב זה לכל קליעה יש תוספת של חמש נקודות ועוד חמש נקודות עבור קליעה לסל חם ,בנוסף ניתנות חמש נקודות עבור הימצאות הרובוט בחלק של הצבע שלו בתום עשר השניות המוקצות לשלב זה .אחרי השלב האוטונומי מתחילות 2 דקות ו 20-שניות שבהן יש לנהגים שליטה על הרובוטים .בשלב זה ניתן לקבל עשר נקודות נוספות על מסירה אחת בין שני רובוטים או שלושים נקודות נוספות על שני מסירות המערבות את כל חברי הקבוצה. בנוסף העברה מעל הגשר תזכה את הקבוצה בעשר נקודות נוספות ועוד עשר נקודות יינתנו לקבוצה שתצליח לתפוס את הכדור מהאוויר לאחר שנזרק מעל הגשר. מבנה התחרות בארץ ובעולם מחולק לשני חלקים .החלק הראשון הוא שלב המוקדמות אשר בו מוגרלים 10 משחקים לכל קבוצה ביחד ונגד קבוצות רנדומליות אחרות המשתתפות בתחרות .בשלב זה ניצחון שווה שתי נקודות ,תיקו אחד והפסד אפס .בתום השלב נוצרת תבלה של דירוג הקבוצות לפי מספר הנקודות שצברו במהלך עשרת המשחקים ששוחקו. בשלב השני שמונת הקבוצות שהיו מדורגות ראשונות בסוף השלב הראשון מקבלות את הזכות לבחור את חברי הברית הקבועים שלהם שילוו אותם במהלך השלב השני .הברית שמדורגת ראשונה בוחרת קבוצה אחת ראשונה לאחר מכן הברית שמדורגת שנייה וכך הלאה עד הברית השמינית .לאחר מכן הברית השמינית בוחרת קבוצה נוספת ,מיד אחריה הברית השביעית וכך עד הברית הראשונה )בתחרות העולמית נבחרת קבוצה רביעית המיועד לחילופים באמצע הטורניר(. במידה ואחת משמונה הקבוצות הבוחרות נבחרה, הקבוצה במקום התשיעי עולה למקום השמיני ומקבלת את זכות הבחירה .בתום הבחירות שמונת הבריתות עושות טורניר ביניהם כאשר בכל מפגש בין שני קבוצות הן משחקות עד אשר אחת מהם מגיעה לשני ניצחונות )לפחות שני משחקים( .ברית שמפסידה במפגש יוצאת מהטורניר וברית שמנצחת עולה לשלב הבא עד שנשארת רק ברית אחת אשר מורכבת משלושה רובוטים והם מוכרזים כמנצחים )שלושת המנצחים בתחרויות האיזוריות ]למשל בארץ[ עולות לתחרות העולמית בסנט לואיס(. 17 חוקי המשחק הגדרות – מילון מונחים : • משחק – משחק הינו שתים וחצי דקות בהם הרובוטים נמצאים על המגרש ויכולים לעשות נקודות • ברית – שלוש קבוצות אשר משחקות ביחד במשחק .בכל משחק יש שני בריתות – האחת כחולה והשנייה אדומה והן משחקות אחת נגד השנייה. • פנלטי – הוספת נקודות לברית היריבה לזו שקבלה את הפנלטי .נקודות אלו הם עונש לברית אשר הפרה את אחד החוקים במשחק. • קליעה – כאשר הכדור נכנס לאחד משני סוגי השערים של אותה ברית ועל כך יינתנו נקודות. חוקים : בטיחות – בכל שלב של המשחק אם רובוט עושה פעולה שנראית לא בטיחותית או שעיצובו נראה לא בטיחותי הוא ינוטרל למשך המשחק הנוכחי ויקבל עונשין .במידה וההפרה נגרמה בשל עיצוב הרובוט השופט הראשי יוכל להחליט האם לתת לרובוט להמשיך לשחק או להשהות אותו עד אשר העיצוב הנוכחי יתוקן. עצירת בטיחות יכולה להתבצע על ידי לחיצה על כפתור רווח שעל המקלדת בעמדת הנהיגה ,כפתור זה ישבית את פעילות הרובוט והוא נועד לעצור מצבים שעלולים להיות מסוכנים או לא בטיחותיים .כל שחקן רשאי ללחוץ על כפתור זה במידת הצורך .הרובוט צריך לעמוד בכל החוקים אשר הוצבו ב – kickoffורובוט אשר לא יעמוד בחוקים אלו לא יוכל להשתתף בתחרות. שלבי המשחק : שלב אוטונומי – ב – 10השניות הראשונות של המשחק לנהגים אין שליטה על הרובוט והוא מתפקד באופן אוטומטי .בשלב זה הנהגים צריכים לעמוד מאחורי קו אשר מסומן כמטר מאחורי עמדת הנהגים וחצייתו תזכה את הקבוצה השנייה בנקודות פנלטי .לרובוט מותר להשתמש בחיישנים במהלך השלב האוטונומי וכן מותר לו לקבל נתונים מהמחשב בשלב זה אם כי הנהגים לא יכולים לגעת במחשב .חוץ מזה הרובוט מתפקד על פי פקודות אשר נכתבו לו מראש .השלב מסתיים כאשר שעון העצר של השלב מורה על אפס ונשמע הצפצוף )רק אחרי הצפצוף יכולים הנהגים לצעוד קדימה ולקבל שליטה על הרובוט(. מצב שליטה ידני – בסוף השלב האוטונומי מתחיל שלב בו הנהגים מקבלים שליטה על הרובוט ויכולים לשלוט בו באמצעות ג'וייסטיקים וכפתורים בעמדת הנהיגה .שלב זה נמשך 2דקות. ניקוד : ניקוד הברית נקבע על פי מספר הקליעות של כל קבוצה לשני סוגי הסלים השונים ומספר האסיסטים שהיו על כל כדור ברגע שנכנס לסל .נקודות נוספות יינתנו לקבוצות שיעבירו את הכדור מעל הטראס ועוד נקודות במקרה ואחד מבני הברית האחרים טפס את הכדור. קליעה – במגרש ישנם שני סוגי סלים :שני סלים נמוכים בפינות המגרש ושני סלים גבוהים לאורך כל המגרש על הדפנות הקצרות של המגרש .קליעה לאחד מהסלים הנמוכים תזכה את הברית הקולעת בנקודה אחת ואילו קליעה לאחד מהסלים הגבוהים תזכה את הברית בעשר נקודות. אסיסטים – אסיסטים הם מסירות בין חברי קבוצה שונים באזורים שונים של המגרש .אם הכדור ניתן באזור הכחול לרבות 1יש על הכדור אסיסט אחד .רובוט 1מסר את הכדור לרובוט 2שגם נמצא באזור הכחול ,עד כה עדיין יש על הכדור רק אסיסט אחד .רובוט 2עבר לאיזור הלבן ,על הכדור עכשיו יש שני אסיסטים .רובוט 18 2עבר לאזור האדום וקלע את הכדור לסל הגבוהה ,הברית האדומה מקבלת עשר נקודות ועוד בונוס על שני אסיסטים שהיו על הכדור. על כל אסיסט שיש על הכדור הברית מקבלת נקודות בונוס בעת קליעת הכדור : אסיסט – 1אין נקודות בונוס אלא הברית מקבלת רק את הנקודות על הקליעה אסיסט – 2הקבוצה מקבלת עשר נקודות בונוס בנוסף על נקודות הקליעה אסיסט – 3הקבוצה מקבלת 30נקודות בונוס בנוסף על נקודות הקליעה העברה מעל הטראס – ברית שמצליחה להעביר את הכדור מעל הטראס מקבלת עשר נקודות ברגע ההעברה ,אולם ניתן לבצע פעולה זו רק פעם אחת על כדור המגיע למגרש ובכדי לחזור עליה יש לקלוע את הכדור לאחד הסלים ועם חזרתו למגרש ניתן יהיה לבצע פעולה זו פעם נוספת .את פעולת ההעברה מעל הטראס לא ניתן לבצע עם כדורים אשר נשארו מהשלב האוטונומי. תפיסה – במקרה והתבצעה העברה חוקית מעל הטראס ,במידה ורובוט אחר מאותה ברית תופס את הכדור מהאוויר ניתנות לקבוצה עשר נקודות נוספות בעת התפיסה . מהלך המשחק : תמונה - 15המגרש של המשחק השנה תנאים התחלתיים - מיקומם של הקבוצות – כל קבוצה יכולה לבחור להניח את הרובוט שלהם איפה שהם רוצים באזור הלבן או להניח את הרובוט שלהם באזור הגולי לשם הגנה ונסיון לעצירת כדורים של הקבוצה היריבה. 19 כדורים התחלתיים – כל קבוצה רשאית לקבל כדור בתחילת השלב .במידה והקבוצה בחרה להניח את הרובוט באזור הלבן על הכדור ההתחלתי לגעת ברובוט ובמידה והם הניחו את הכדור באזור הגולי הם רשאים להניח את הכדור היכן שהם רוצים. זמן הכנסת כדורים לאחר השלב האוטונומי לא ניתן להכניס כדורים עד אשר כל הכדורים שנשארו מהשלב האוטונומי יקלעו. לאחר מכן ניתן להכניס כדורים אולם לא ניתן שיהיה יותר מכדור אחד על המגרש לכל צבע ,משמע שלא ניתן להכניס כדור חדש עד אשר הכדור הישן יקלע. מיקום הרובוטים בשלב האוטונומי אסור לרובוטים להגיע לאזור בצבע של הברית השנייה ,עבירה על חוק זה תזכה את הברית השנייה בנקודות פנלטי .לאחר תום השלב האוטונומי כל רובוט רשאי לנוע בכל מקום במגרש. תפעולה הרובוט : רובוט מחוץ למגרש לשום חלק של הרובוט אסור לצאת מהמגרש. פעולת הרובוט רובוטים רשאים לדחוף כל חפץ במגרש כל עוד לא נגרם נזק למגרש למעט הכדור של הברית היריבה שנגיעה בו תזכה את הברית היריבה בנקודות פנלטי .לרובוטים אסור לצאת מחוץ לתחום החומה שמקיפה את המגרש ,לרובוט אשר מצא את עצמו מחוץ למגרש ניתנות עשר שניות לחזור חזרה אך אם עברו עשר שניות או שחזרתו למגרש נראית לא בטיחותית הרובוט יושבת .לאחר מכן רובוט זה לא יגרום לפנלטי נוספים )גם אם למשל חרג מגבולות הגודל( .פעולות שנועדו לפגוע ברובוטים אחרים אסורות ויינתן עליהן נקודות פנלטי לברית היריבה. מגע בין רובוטים לפעמים יינתנו נקודות פנלטי או שהרובוט ינוטרל או יפסל .אולם במשחק זה ישנו מגע רב בין רובוטים ולכן יש צורך לבנות את הרובוט בצורה עמידה כדי שיוכל לספוג מכות .להלן הכללים למגע בין רובוטים : • התנגשויות חזקות בין רובוטים לא יזכו את הבריתות בנקודות פנלטי בגלל שיכולות לקרות בטעות. • מגע באיזור הבאמפרים לא יזכה את הקבוצות בפנלטי • אם חלק מאזור הבאמפרים אינו מוגן מותר להתנגש בו מבלי לקבל פנלטי. • מגע עם רובוט שהוטה על הצד מחוץ לאזור הבאמפרים לרוב יתקבל ולא יינתן עליו פנלטי. • מגע מחוץ לאזור הבאמפרים בתוך שטח הרובוט )לא חלקים אשר יצאו מהרובוט החוצה ( אסור בהחלט ויינתן על מגע שכזה נקודות פנלטי לברית היריבה. • רובוטים שנתקעו זה בזה ינוטרלו אם המצב יראה מסוכן או שיראה שאחד הרובוטים יינזק .אם ניכר כי אחד הרובוטים יזם את התקיעה במטרה לפגוע ברובוט השני הברית שנגדו תקבל נקודות פנלטי. 20 פעולות של חברי הקבוצה כל קבוצה רשאית לשלוח ארבעה חברי קבוצה למגרש בכל משחק. • 1קפטן – מנטור או חבר קבוצה אשר עומד מאחורי הנהגים במהלך המשחק .לרב הוא זה שיקבע את המהלכים וישמור על קשר תמידי עם הנהגים ,יפעיל אותם ויגיד להם מה לעשות ולאן ללכת .הוא יכול לעשות זאת בגלל שהוא לא נוהג והוא יכול להסתכל על המשחק בראייה יותר רחבה והוא לא צריך כל הזמן להסתכל על הרובוט שלו. • 2נהגים – חברי קבוצה אשר מתפעלים את הרובוט בזמן השלב של השליטה הידנית .הם יכולים לחצות את הקו לעבר עמדת הנהגים מיד ברגע השמעת הצפצוף של תום השלב האוטונומי. • 1שחקן אנושי – חבר קבוצה אשר עומד באחד משלוש העמדות של השחקנים האנושיים של הברית בהתאם לאסטרטגית הברית ותפקידו להכניס כדורים למגרש מתי שצריך. לשחקן האנושי אסור להכניס שום חלק מגופו לתוך המגרש ,במידה והרובוט נמצא ליד השחקן האנושי אסור לשחקן האנושי לחצות את הקו הצהוב שנמצא קצת לפני המגרש מתחילת ה מגרש. לשחקן האנושי אסור לצאת מהשטח שלו במהלך המשחק. תמונה - 16המקומות בהם מותר לשחקן האנושי להיות 21 תמונה - 17דרכי היציאה המותרים לשחקן האנושי כללי התנהגות במגרש : התנהגות לא נאותה של צוות המגרש בזמן עליתם למשחק יכולה לגרום לפסילתם מסיבוב זה .גם התנהגות כזו מחוץ למגרש עלולה לגרום לעונשים אשר לא קשורים למשחק. חוקי בניית הרובוט : לבניית ברובוט ישנם חוקים אשר אין לעבור עליהם בשום אופן .רובוט אשר יבנה שלא כמו החוקים האלו יפסל וזכות ההשתתפות בתחרות תילקח ממנו. גודל הרובוט : לגודל הרובוט יש שני שלבים :השלב הראשוני הוא בתחילת המשחק אז יש כללים נוקשים יותר והרובוט צריך לעמוד במקום יותר מצומצם .לאחר תחילת המשחק הרובוט יכול להיפתח לגודל גדול יותר מכפי שיכל בתחילת המשחק אם כי עדיין ישנם מגבלות על גודלו .בנוסף יש גם מגבלת משקל שהרובוט צריך לעמוד בה ולא יוכל להשתתף אחרת. תחילת המשחק – בתחילת המגרש הרובוט צריך להיות בתוך תחום אשר הקיפו הוא 112אינץ' וצריך להיות בגובה מקסימלי של 60אינץ' .בנוסף אסור לרובוט לצאת מתוך תחום המרכב שלו. לאחר תחילת המשחק – עם שריקת הפתיחה של המשחק הרובוט יכול להיפתח 20אינץ' לכל כיוון )מהמרכב( .מגבלת הגובה נשארת כשם שהייתה לפני תחילת המשחק אלא אם הרובוט נמצא באזור הגולי. במקרה כזה הרובוט יכול להיפתח לאיזה גובה שירצה בתנאי שכל חלק שעובר את רף ה 60-אינץ' נמצא בתוך קוטר של 6אינץ' )כמו שניתן לראות באיור(. 22 תמונה - 18חוקי פתיחה מעבר ל 60-אינץ' תמונה - 19חוקי פתיחה מעבר ל 60-אינץ' מנועים : • • • • • 6מנועי CIMגדולים 4מנועי CIMמסוגים שונים )קטנים ובינונים( 2מנועי חלון 4מנועי BaneBot 4מנועי AndyMark 9015 אנחנו בחרנו להשתמש ב 6-מנועי CIMגדולים .מנוע CIMבינוני אחד ומנוע CIMקטן אחד. 23 קצוות חדים : אסור שיהיו קצוות חדים על הרובוט .הבדיקה של קצוות חדים תתבצע על יד העברת חתיכת בד על הפינה ובמקרה ויקרע זהו נחשב קצה חד והרובוט יפסל עד אשר יתוקן. חוקי הבמפרים : הבמפרים הם אמצעי למניעת נזקים לרובוטים במהלך המשחק .בניית הבמפרים והרכבתם הינה חובה וישנם חוקים לדרך בה הבמפרים צריכים להבנות. בניית הבמפרים : • הבמפרים בנויים מקורת עץ ועליה שני ספוגים בקוטר 2.5אינץ' .את הספוגים עוטף בד אשר מתאים לצבע הברית. תמונה – 20הדמיה של חיתוך של במפר • • • • • • הקבוצה צריכה לבנות את הבמפרים כך שיהיה ניתן להחליף את צבעם לצבע של הברית בה הם משחקים אחרת לא יוכלו לעלות למגרש. על הבמפרים צריך להיות את מספר הקבוצה מכל מידי הרובוט בצורה בה השופט יוכל לראות את המספר וכך יוכל להבדיל בין הרובטים. הבמפרים לא יכולים לשקול )כל סט אם יש יותר מאחד ]למשל אחד מכל צבע[ ( יותר מ20- ליברה )כ 9 -קילוגרם(. עובי העץ צריך להיות 3/4אינץ' וגובהם 5אינץ'. הבמפרים צריכים להיכנס בתוך אזור הבמפרים שנמצא בין 2ל 10 -אינץ' מהקרקע. הבמפרים צריכים לכסות את כל הפינות החיצוניות של הרובוט 24 תמונה - 21חוקי הפינות בבמפרים מערכת חשמל : מקור המתח החוקי היחידי במהלך המשחק זה המצבר אשר המתח בו הוא .V12המצבר צריך להיטען בין משחקים במטען בזרם של 6אמפר .אין להשתמש בשילדת הרובוט בתור מוליך חשמל .לכל מתח יש צבע אחר של חוט כדי להבדיל .למתח חיובי צריך להשתמש בחוטים אדומים ,חומים או לבנים .למתח שלילי יש להשתמש בחוטים כחולים או שחורים .כמו כן ,יש להתאים את עובי חוט החשמל לזרם הזורם בו : • עד 40אמפר -חוט בתקן AWG12או רחב יותר . • עד 30אמפר -חוט בתקן AWG14או רחב יותר . • עד 20אמפר -חוט בתקן AWG18או רחב יותר . • AWG24משמש לחיבור לחיישנים . 25 מהלך העבודה : עוד לפני בעיטת הפתיחה התכנסנו הקבוצה והתחלנו לחשוב על פתרונות שיוכלו לעזור לנו בעונה הקרובה ללא קשר למשימה .לאחר חשיבה ממושכת החלטנו שללא קשר למשימה נבנה עוד רובוט כדי לאמן את הנהגים ולשיפור הרובוט בזמן השליחה כמסקנה מעונה קודמת שהנהגים היו לא מאומנים היטב. בבעיטת הפתיחה העולמית קיבלנו את המשימה ולאחר יום קיבלנו את הקיט .לאחר שקיבלנו את הקיט בדקנו שכל מה שהיה אמור להיות בקיט נמצא לפי הרשימות .את הימים הראשונים התחלנו בסיעור מוחות ובנינו פרוטוטייפים .לבסוף הגענו לרובוט שאנו רוצים. תוצאות סיעור המוחות: מטרות על: • יכולת לירות כדורים מכל טווח מהשליש שלנו. • יכולת לאסוף כדור מהרצפה. • יכולת קבלה מהשחקן האנושי. מטרות משניות: • יכולת לתת מסירת טראס טובה. • לדחוף /לא להידחף ע"י רובוטים אחרים. • ירייה מהקובייה. • נסיעה מהירה כדי להתחמק מהגנה. • ירייה מדויקת. • יכולת מסירה. דרישות: • יכולת לעקוב אחרי כדור באוטונומי • יכולת לזהות את הסל החם • יכול להרים/להוריד את האיסוף למקומות הרצויים באופן אוטומטי. • אוטונומי מכל מקום. • מבנה חזק. • ירייה מטווח גדול של מרחקים. דרישות באוטונומי: • יכולת להבקיע שני כדורים. • אוטונומי אחד לסל החם. • נסיעה קדימה באוטונומי. • יכולת התאמה לאוטונומי של קבוצות אחרות בברית. 26 לאחר סיעור המוחות עבדנו לפי הסדר הבא: • שרטטנו את המרכב של הרובוט )שאסי(. • בנינו את המרכב של רובוט ב' )כלומר הרובוט שאנחנו לא שולחים לתחרות(. • עשינו דגם פשוט לכל מערכת שהועלתה ותואמת את הדרישות. • לאחר מכן בדקנו איזו מערכת מבין המערכות הכי מתאימה לדרישות ואיך היא משתלבת עם המערכות האחרות ואז החלטנו על איזה מערכת אנחנו רוצים שתהיה ברובוט. • אחר כך שרטטנו את המערכות באופן רציני כלומר עד לפרט האחרון . • התחלנו לבנות את המערכות שהוחלטו באופן רציני לפי השרטוט. • בשלב זה התחלנו להרכיב את כל המערכות על רובוט ב'. • תכנתנו את הרובוט. • בדקנו את רובוט ב' וראינו מה אפשר לשפר. • לאחר הבדיקה של רובוט ב' בנינו את רובוט א')הרובוט שאנחנו שולחים לתחרות(. • שיפרנו דברים בתוכנה ,במכניקה של הרובוט ובמראה של הרובוט . • שלחנו את הרובוט לתחרות. 27 תמונה - 22חלוקת תפקידים בתחילת עונת הבנייה 28 מערכת הנעה : בתחילת עונת הבנייה ערכנו ישיבה ובה חשבנו מה תהיה מערכת ההנעה הטובה ביותר עבור המשימה השנה .לנגד עיננו עמדו מספר קריטריונים : • יכולת תמרון טובה. • מקום לשינוע הכדור. • פשטות. • יכולות הנעה מיוחדות )תזוזה הצידה וכדומה(. • פנייה בקלות. • יציבות. לאחר סיעור מוחות ממושך העלנו מספר אפשרויות ,בדקנו כל אחת מהאפשרויות האלו )באיזה מהקריטריונים הן עומדות( ומתוכן בסוף בחרנו דגם לרובוט. דגם : 1מערכת הנעה 4X4 מערכת זו מורכבת מארבעה גלגלים בארבע פינות המרכב כאשר כולם מונעים הישר מהמנועים .היתרון המרכזי של מערכת זו הוא שהיא מאוד פשוטה לביצוע ומאוד קלת משקל ותוכל לאפשר הרבה מאוד זמן ומשקל שאותם ניתן להשקיע במערכות אחרות על הרובוט .אמנם למערכת זו ישנה בעיה אחת גדולה ובשל כך פסלנו אותה בבחירת המערכת הסופית .בעיה זו היא שבמערכת כזו מאוד קשה לרובוט להסתובב מכיוון שהגלגלים הקדמיים והאחוריים מאוד רחוקים אחד מהשני וזה מקשה על הסיבוב בעיקר במרכב שבנוי לאורך כמו שאנחנו בחרנו לעשות אותו. תמונה - 23סקיצה של הגלגלים והמרכב ב4X4 - 29 תמונה - 24רובוט עם 4X4 דגם : 2מערכת הנעה 6X6 מערכת זו מורכבת משישה גלגלים אשר כולם מונעים הישר מהמנוע .למערכת זו מספר יתרונות .היתרון המרכזי של מערכת זו היא שהמערכת מצליחה לייצר סיבוב חלק על ידי זה שכל פעם שהיא מסתובבת היא נשענת על שני גלגלים וזה גורם לכך שהגלגלים שנוגעים ברצפה קרובים זה לזה ,עם זאת המערכת מספקת יציבות מקסימלית בגלל שהגלגלים הקיצוניים נמצאים בקצה הרובוט ואז עם הרובוט מתנדנד לאיזה צד הוא מגיע לגלגל ונעצר .עוד יתרון חשוב הוא שהמערכת לא כה מסובכת לבניה .עם זאת למערכת יש חסרון אחד שבגללו לא בחרנו במערכת שהרובוט נוסע הוא כביכול "מתנדנד" וחששנו שזה יפגע בירי. תמונה - 25שרטוט של רובוט עם 6X6 תמונה - 26הדגמה של הבדל הגבהים בגלגים דגם : 3מערכת הנעה "מכאנום" מערכת זו מורכבת מארבע גלגלי מכאנום בכל פינה במרכב כאשר כל גלגל מונע בפני עצמו .היתרון המרכזי של מערכת זו שהיא מעניקה יכולת לזוז לכל צד כמו עקרב על ידי זה שכל אלכסון מסתובב לכיוון אחר ותזוזה 30 לכל הצדדים עוזרת להתחמקות מהגנה .עם זאת למערכת יש מספר חסרונות החיסרון המרכזי של המערכת הוא שאפשר לדחוף את הרובוט ביתר קלות .עוד חיסרון הוא שהמערכת מאוד מסורבלת ,קשה לביצוע ושוקלת הרבה .לא בחרנו במערכת זו עקב שבשנים קודמות בקבוצה התעסקנו עם מערכת זו והחסרונות גברו על היתרונות מה שגם המערכת לא עומדת בקריטריונים שהצבנו. תמונה - 27שרטוט של מערכת נסיעה מכאנום תמונה - 28סקיצה של כיווני הנסיעה במכאנום דגם : 4מערכת הנעה סוורב מערכת הסוורב מורכבת מארבע גלגלים שכל אחד מחובר בציר למרכב ,כך שהוא יכול להסתובב על צירו ולפנות לכל כיוון .כל גלגל מונע ע"י מנוע ,ויש מנוע אחד שמסובב את כולם ,כך שכולם ייפנו לאותו כיוון כל הזמן .לא בחרנו בה מכמה סיבות: .1העלות הכספית שלה גבוהה כיון שיש הרבה מנועים וחלקים שזזים. 31 .2היא מאוד מסובכת לבנייה למי שאין ניסיון בה .אפשר לקנות אותה מוכנה ,אך אפשרות זאת עוד יותר יקרה. .3קשה לנהוג בה ,וצריך הרבה אימונים כדי להצליח לנהוג בה טוב ,והנהגים שלנו אף פעם לא התנסו במערכת כזאת. תמונה - 29דוגמה למערכת סוורב לגלגל אחד תמונה - 30שרטוט של רובוט עם סוורב דגם : 5מערכת עם שמונה גלגלים אשר הקיצוניים ביניהם הינם גלגלי אומני מערכת זו מורכבת משני חלקים עיקריים אחד הוא גלגלים עם חיכוך גבוה אשר הם מחוברים למנוע ומאפשרים הנעה חזקה ללא החלקות ומקשים על רובוטים אחרים לדחוף את הרובוט ,והשני הוא שני גלגלי אומני אשר ממוקמים בקצוות המרכב ותפקידם הוא לייצב את הרובוט מבלי לאפשר לו להתנדנד או ליפול תוך שמירה על קלות הפנייה )מכיוון שאין להם כביכול חיכוך לצדדים ( וכך לא מפריעים לרובוט לנוע בחופשיות. חסרונותיה העיקריים של מערכת זו היא שהיא קצת יותר כבידה ויותר קשה ומסובכת לביצוע. במערכת זו הייתה לנו ההתלבטות האם להניע גם את גלגלי האומני או שמה רק את גלגלי החיכוך .לאחר דיונים בינינו הגענו למסקנה שלא שווה להניע את גלגלי האומני בגלל שתוספת החיכוך לכיוון התנועה שהם מספקים לא די גדולים בשביל להצדיק את ההשקעה והמשקל שדרושים לכך ולכן החלטנו לא להניעם. 32 בסופו של דבר בחרנו במערכת זו בגלל שהיא מאוד התאימה לצרכים שראינו שדרושים למשחק והחסרונות לא היו גדולים לרובוט שתכננו ,המערכות האחרות היו פשוטות לביצוע ולא לקחו זמן רב מידי והן גם היו קלות עד שבסופו של דבר היינו צריכים להוסיף משקל לרובוט בתחרות. תמונה - 31שרטוט של מרכב הרובוט תמונה - 32שרטוט של בסיס הרובוט עם המרכב יחסי הגודל במרכב : בתחילת תהליך התכנון עלתה השאלה מה יהיה היחס בין האורך והרוחב של המרכב )מכיוון שמותר להגיע עד להיקף של 112אינץ' ]ראה לעיל פרק חוקי המשחק[ ( .האפשרויות שלנו היו או רובוט ריבועי )אורך ורוחב שווים( או רובוט לרוחב או לאורך .עשינו ישיבה קבוצתית על שאלה זו ובה הועלו טיעונים לכל אחת מהאפשרויות. 33 רוחב לאפשרות הרוחבית ישנו יתרון מרכזי שהוא קלות הסיבוב שהוא מאפשר בגלל המרחק בין הגלגלים. בנוסף קל יותר לעשות הגנה )ניסיון לדחוף או לעצור רובוטים אחרים( עם יחס כזה מהסיבה הפשוטה שהוא חוסם יותר שטח .אמנם עלו מספר חסרונות למערכת הזו אשר בגללם לא בחרנו בה .אחד החסרונות המרכזיים הוא שבצורה כזו מאוד קשה לזרוק את הכדור שהינו גדול יחסית וביחס כזה יותר ארוך מהרובוט. ריבוע עוד אפשרות הייתה לעשות רובוט ריבועי והיתרונות לכך הם שזהו ניצול המקום הגדול ביותר אשר שומר על הצורה המלבנית הנוחה לעבודה והדרך היחידה בה אפשר להכניס את הכדור כולו לתוך הרובוט מבלי שחלקים ממנו יהיו בחוץ. אורך והאפשרות האחרונה הינה רובוט ארוך שבה בסופו של דבר בחרנו .החיסרון של האפשרות הזו הוא שלא כמו ביחס הריבועי ביחס זה לא ניתן להכניס את הכדור כולו לתוך הרובוט .אך למערכת זו שני יתרונות מרכזיים אשר בגללם בחרנו בה .הראשון שבהם הוא שהיא הכי יציבה מבין כל שלושת האפשרויות והיא יכולה לעמוד בתמרונים חזקים בלי להפוך את הרובוט שזהו יתרון מאוד גדול במגרש כמו השנה שהוא ללא מכשולים ולפי החיזוי שלנו צפויים תמרונים מהירים במהלך המשחק. עוד יתרון מרכזי הוא שחשבנו שיהיה הרבה יותר קל לשנע את הכדור בתוך הרובוט )למשל ממערכת האיסוף לירייה ( כשהרובוט יהיה ארוך ויהיה אך להעביר את הכדור ממקום למקום. פירוט על מערכת ההנעה: מרכב השנה התחלנו להשתמש בפרופילים של חברת itemהודות למפעל אוטומציה ירוחם ושות' שהשנה התחילו לתמוך בנו כלכלית והם גם מייבאים ומשתמשים בפרופילים אלו .החלטנו להשתמש בפרופילים האלו בגלל כמה יתרונות שהם מספקים לנו : • הם חזקים ביחס למשקלם • הם מאוד מודולרים וקלים לעבודה. • יש להם הרבה סוגים של חיבורים שמאוד קל לעבוד איתם. • מאוד קל להחליף ולתקן חלקים שדורשים חילוף. • מפעל ירוחם אוטומציה עובד הרבה זמן עם פרופילים אלו ויש להם ניסיון וידע רב על העבודה איתם והם עזרו לנו בכך רבות. בשביל המרכב השתמשנו בפרופילם בגודל 20X20מ"מ בגלל שהם די חזקים בכדי לקבל את כל המכות שהרובוט נחשף אליהם בתחרות וגם קלי משקל .בנוסף השתמשנו בחתיכות מפרופיל 40X20מ"מ בשביל לחבר את הצירים של הגלגלים בגלל שהפרופיל הדק יותר לא יכל להכיל את הציר בלי להיחלש יותר מידי. המרכב בנוי משני אורכים של פרופילים : 34 • פרופיל אורך באורך 30אינץ' .ישנם ארבעה פרופילי אורך אשר על כל אחד מהם מורכבים ארבעה חתיכות פרופילים 40X20מ"מ באורך 5ס"מ בכדי להחזיק את צירי הגלגלים. • פרופיל רוחב אשר משמש כדי לחבר את כל המרכב למלבן יש שנים כאלה מלפנים ומאחורי הרובוט והם הינם באורך 25אינץ'. הפרופילים מחוברים זה לזה בעזרת ברגים שעוברים דרכם מאחד לשני ובנוסף עוד מחברים חיצוניים אשר נועדו לחזק את המערכת במיוחד במערכת זו שחייבת להיות חזקה וצפויה לקבל מכות במהלך התחרות. בנינו את המרכב כך שהצירים של הגלגלים יהיו מוחזקים משני הצדדים ולא רק מצד אחד )כמו למשל באותו( בעיקר בגלל שזה יותר פשוט לבנייה בגלל שלא צריך להניע את כל הציר אלא רק את הגלגלים ולא רצינו לבזבז על כך יותר מידי זמן. תמונה - 33שרטוט של המרכב לפני הכנסת הגלגלים תמונה - 34גלגל חיכוך 4אינץ' גלגלים ברובוט שלנו שני סוגי גלגלים: (1הסוג הראשון הוא גלגלי חיכוך )גלגלים אשר מקדם החיכוך שלהם עם השטיח של המגרש הוא גבוה מאוד( בקוטר של 4אינץ' ורוחב של שני אינץ' )למרות שהרוחב הסטנדרטי הוא אינץ' אחד( ובחרנו לעשות אותם בעובי כזה כדי שיהיה קשה יותר לרובוטים אחרים לדחוף אותנו בגלל שיהיה לנו יותר מגע עם השטיח. גלגלים אלו הם גלגלי הנסיעה העיקריים והם אחראים על התמרונים שהרובוט מבצע. (2גלגלי אומני שגם הם בקוטר 4אינץ' אם כי הם ברוחב אינץ' אחד ,זאת בגלל שאין הם אחראים על החיכוך ולכן אין עניין שהם יהיו יותר עבים .גלגלים אלו אחראים על ייצוב הרובוט ומניעתו מלהתהפך תוך כדי שמירה על קלות הסיבוב שהמרחק הקצר בין גלגלי החיכוך מאפשר )בגלל שהם מחליקים הצידה( 35 תמונה - 35גלגל אומני )החלקה( מנועים המרכב שלנו מונע באמצעות שישה מנועי CIMעם גיר של חברת VEXאשר בחרנו במיוחד בגלל שיש לא שני הילוכים : • אחד מהיר ביחס של המרה של 2.83 : 1והוא משמש ברוב המשחק לתמרונים מהירים ונסיעה למרחקים ארוכים במגרש • ואחד איטי ביחס המרה של 10.42 : 1והוא משמש בעיקר לדחיפת רובוטים אחרים בין אם זה בהגנה כשאתה מנסה למנוע מרובוט אחר לעשות נקודות ובין אם זה בהתקפה כאשר רובוט אחר עושה עליך הגנה ועליך לדחוף אותו המנועים מחוברים לגלגלים באמצעות שרשרת S-25ובכל צד הגלגלים גם מחוברים אחד לשני . 36 מערכת ירייה : מערכת הירייה זו המערכת שיורה את הכדור לתוך השער .כאשר התחלנו לחשוב על המערכת היו כמה קריטריונים שהיה חשוב לנו שהמערכת תעמוד בהם :המערכת תירה בקשת שטוחה כלומר טווח קליעה גדול, למערכת תהיה את האפשרות להעביר מעל הטראס באופן שלא נצטרך "לרדוף" אחרי הכדור ומספיק חזקה כדי לירות בערך משליש מגרש .בנוסף רצינו שהמערכת תהיה קונסיסטנטית כלומר כל הזמן תעשה את אותו הדבר .שהתחלנו לחשוב על מימוש המערכת עלו כמה רעיונות: (1מערכת בעלת גלגלים המסתובבים כלפי חוץ ,ושהכדור נכנס הוא יוצא בעוצמה חזקה. (2פטיש שמסתובב ומביא מכה לכדור מלמטה והכדור "עף". (3מערכת בסגנון קטפולטה כלומר אנרגיה נאגרת בקפיץ או גומי ומשתחררת בעת הירייה. דגם : 1מערכת בעלת גלגלים המסתובבים כלפי חוץ. מערכת זו מורכת מכמה גלגלים הממוקמים אחד אחרי השני ומונעים יחדיו .כאשר יריית הכדור נעשית ע"י סיבוב מהיר של הגלגלים כלפי חוץ ,מה שגורם לירית הכדור .יתרונו המרכזי של המערכת הינו שהיא יכולה לשמש גם כמערכת איסוף כאשר הגלגלים מסתובבים פנימה ו"שואבים" את הכדור לתוך הרובוט ,מה שאומר שאין צורך ליצור עוד מערכת או לשנע את הכדור ברובוט בין המערכות .אך למערכת זאת יש חסרון יחסית מרכזי והוא שקשה לירות בעזרתה למרחקים גדולים יחסית כמו שתכננו .גם ראינו בסרטונים של רובוטים אחרים ,שהמערכת הזאת כמעט ולא נוסתה בידי קבוצות אחרות ,ואם כן הייתה גדולה ולא חזקה. 37 תמונה - 36דוגמה למערכת ירייה עם גלגלים דגם : 2מערכת בעלת פטיש. מערכת זו מורכת בעיקרה מפטיש מסיבי ובעל משקל אשר נמצא על ציר שממוקם בחלקו העליון של הרובוט. לפני כל ירייה המערכת נטענת זאת-אומרת הפטיש עולה למעלה בעזרת מנוע שמסובב את הציר .לאחר מכן הכדור נאסף אל תוך הרובוט ,וברגע הירייה הפטיש מסתובב למטה בעזרת המנוע ופוגע בכדור ,מה שגורם לירייתו אל המטרה .למערכת כמה חסרונות עיקריים והם שהינה מסורבלת למדי ,כיון שצריך לייצר פטיש ולבנות מערכת להחזקת הכדור ,שיוכל לעוף אך לא ליפול .מה עוד שבעת הטעינה הפטיש יוצא מתוך הרובוט ויכולים לחסום אותו בקלות ולמנוע את הטעינה של המערכת. 38 תמונה - 38דוגמה למערכת ירייה פטיש תמונה - 37דוגמה למערכת ירייה פטיש תמונה - 39סקיצה הממחישה את רעיון הקטפולטה דגם : 3מערכת בסגנון קטפולטה. מערכת זו בנויה בסגנון הקטפולטה הקדמונית ,אשר המתיחה מתבצעת בעזרת בוכנה והינה כנגד קפיץ או גומי .טעינתה של המערכת מתבצעת מיד בסיום הירייה הקודמת ולכן חוסכת זמן .הטעינה מתבצעת באמצעות שתי בוכנות פניאומטיות: אחת לטעינת המערכת – הקפיץ או הגומי .והשנייה היא על מנת לשחרר את המערכת ע"י משיכת הבוכנה הראשונה שמחזיקה את המנגנון .למערכת זו יש מספר יתרונות :ראשית ,תהליך הטעינה יכול להתבצע בזמן נסיעה ולחסוך זמן באמצע משחק .שנית ,אפשר בקלות רבה לשנות את עוצמת הירייה בעזרת שינוי הקפיץ או מתיחה שוני של הגומי. במערכת זו היתה התלבטות האם להשתמש בגומי או בקפיץ .על מנת לבדוק את העניין בנינו אבי-טיפוס לשתי סוגי המתיחות ובדקנו אותם .מצאנו שבקפיץ תמיד המתיחות של אותם קפיצים תהיה זהה ,מה שנותן לנו לסמוך על זה שהירייה שלנו תהיה זהה כל פעם .אך אם כן ,לאחר זמן שבו תמונה - 40נסיונות למערכת קטפולטה הקפיץ מתוח ,הקפיץ מאבד מהמתיחה שלו ויכול לשנות את עוצמת הירייה .מה שראינו בגומי הוא שאפשר בקלות מאוד לשנות את המתיחות ע"י מתיחה מחדש של הגומי ,אך מה שזה עוד אומר ,שהמתיחות יכולה גם להשתנות בזמן המשחק וזה מה שלא רצינו. 39 לבסוף החלטנו להשתמש במערכת הזאת עם שני קפצים לטעינתה ,כי הבנו שהיא הכי יעילה מבחינת גודל ביחס למערכות האחרות ,וגם נותנת לנו עוצמת ירייה קבועה לאחר החלפת הקפיצים אם התרפו .המערכת הייתה גם קלת משקל ופשוטה לבנייה .ולא היה בה צורך להרבה מנועים או בוכנות. תת מערכת כפות : לאחר בחירת המודל של ירי באמצעות קטפולטה עברנו למטרה הבאה שלנו והיא ירי שטוח לקליעה לסל ממרחק וירי קשתי להעברת הכדור מעל הטראס לרובוט אחר .עשינו ניסויים רבים בכדי למצוא פטרון לבעיה הזאת ולבסוף פטרנו את הבעיה הזאת על ידי שתי 'כפות' שנפתחות ונסגרות בעזרת בוכנות תוך כדי המשחק וכשהם פתוחות יש למערכת אחיזה על הכדור ליותר זמן ולכן הכדור משתחרר יותר מאוחר ועף בקשת יותר שטוחה מאליו .במצב בו הכפות סגורות הכדור משתחרר יותר מוקדם מהמערכת בגלל שאחיזת המערכת בכדור יותר חלשה. פירוט על תת מערכת כפות : את הכפות בנינו מ-ח' מאורכת מאלומיניום )כמו שניתן לראות בתמונות( ואליהם מחוברות באמצעות פלאח אלומיניום בוכנות אשר משנות את מצבם .אם הבוכנות סגורות אזי הפלאח מתרחק מהמקום אליו מחוברות הכפות ולכן מאלץ את הכפות לנוע אחורה ביחד איתו ולהסגר. בהתחלה ניסינו לעשות זאת באמצעות מנוע סרבו של VEXאבל לאחר כמה ניסויים הבאנו שצריך יותר כוח ממה שיש לו בגלל שצריך שתהיה לכפות את היכולת להרים את הכדור שכן אנו רוצים שתהיה אפשרות לשנות את מצב הירייה בכל שלב של המשחק על פי התפתחות המשחק בלי תלות במה שהיה נראה לנכון כשהכדור נאסף או הוכנס מהשחקן האנושי. תמונה - 41הכפות במצב פתוח 40 תמונה - 42הכפות במצב סגור בשביל להגיע לקשת אופטימלית אשר יכולה לקלוע מתווך גדול של מרחקים מהסל )קשת כמה שיותר שטוחה אם כי לא יותר מידי כדי שהכדור יגיע לגובה הסל( בדקנו מספר דברים בכפות אשר משפיעים על כך .לאחר ניסויים ראינו שאורך הכפות משפיע על כך שכן ככל שהכפות יותר ארוכות האחיזה על הכדור יותר חזקה והקשת יותר שטוחה ,דבר נוסך שראינו שמשפיע על הקשת הוא הזווית של הכפות ביחס למערכת .בחרנו להתרכז דווקא באורך הכפות ואחרי ניסויים רבים הגענו לאורך אופטימלי שמביא לנו את הירייה הטובה ביותר לפי הקריטריונים שהצבנו בתחילת התהליך למערכת זו. 41 מערכת איסוף : בהתחלה חשבנו מה תהיה הדרך הטובה ביותר לאסוף את הכדור מהמגרש .במהלך חשיבה רבה ודיונים הגענו למספר אפשרויות שרצינו לנסות: אפשרות : 1איסוף ח' מערכת זו בנויה בצורת האות ח' ועובדת כך שיש גלגלים בקצה והם מכניסים את הכדור דרך ה – ח' לתוך הרובוט. בנינו מערכת נסיונית בכדי לבדוק את ייתכנות המערכת וגילינו כי זה אפשרי. היתרונות למערכת זו הם שהיא מאוד פשוטה לביצוע ועובדת בצורה טובה מאוד וגם שהכדור נכנס לרובוט מאוד מהר וכך אפשר להספיק יותר במהלך המשחק .עם זאת חסרון שראינו בה הוא שהיא דור שת רובוט ריבועי ואנחנו ראינו יתרון ברובוט ארוך וזאת גם הסיבה שלבסוף פסלנו את האפשרות הזאת. תמונה - 43שרטוט הדגמה למערכת איסוף ח' אפשרות : 2איסוף מוטות המערכת הזו היא מערכת אשר בנויה משני מוטות אשר יוצאים מתחום הרובוט בצורה מאוזנת לריצפה )אולי קצת בזוית( והם מסתובבים כלפי מעלה ומעלים את הכדור לתוך הרובוט שם הוא מגיע למערכת הירייה. היתרונות למערכת זו הם שגם היא פשוטה מאוד וגם שהיא יכולה לתפוס כדורים שבאים מהצד )דבר שלא קיים במערכות אחרות( .עוד יתרון שיש במערכת זו הוא שכמו באיסוף ח' לוקח לכל התהליך של הכנסת 42 הכדור זמן מאוד קטן וזה מאפשר יותר אסופים במהלך המשחק .אך הייתה גם בעיה שנגלינו אליה לאחר ניסויים שעשינו היא שהכדור הרבה פעמים בורח החוצה או קופץ למעלה ומאוד קשה לשלוט בתנועה שלו. תמונה - 44דוגמה לרובוט עם מערכת איסוף מוטות תמונה - 45דוגמה למערכת נסיונית של איסוף מוטות אפשרות : 3איסוף תפיסה והכנסה האפשרות השלישית שעליה חשבנו מכניסה את הכדור בעזרת שני גלגלים שיש להם חיכוך גבוה על הכדור ואשר הם מחוברים למנוע ומסתובבים פנימה לתוך מן תא אשר בנוי מאותם גלגלים מלמעלה ושני מוטות )בין אם הם אלכסוניים ובין אם לא( מלמטה ואז כך המערכת הזאת מתרוממת על ציר בעזרת כננת וחוט לתוך הרובוט היישר למערכת הירייה. תמונה - 46שרטוט של מערכת האיסוף על הרובוט יתרון גדול מאוד למערכת הזאת הוא שהיא הסתדרה באופן מושלם ביחד עם מערכת הירייה שתכננו שזה דבר שהיה מאוד חשוב לנו כשבחרנו דגם .אמנם למערכת זו היו גם כמה חסרונות והם שהיא יותר מסובכת 43 לבנייה ושכל התהליך של אסיפת הכדור לוקח יותר זמן מהרגע שבחרת לאסוף עד שהכדור מגיע למערכת הירייה. פירוט על מערכת האיסוף : לאחר מחשבה רבה בחרנו את הדגם של איסוף תפיסה והכנסה )דגם מספר .(3בעיקר בשל היתרון שראינו בו שקל לשלב אותו עם מערכת הירייה שבחרנו כאופטימלית )קטפולטה( .התחלנו בניסויים לקבלת התוצאות הטובות ביותר הן מבחינת מהירות כניסת הכדור והן מבחינת יעילות האיסוף וקביעות הצלחתו. תת מערכת הכנסה : המנוע בחרנו להשתמש במנוע mini CIMלאחר בדיקה של מנוע banebotsבגלל שהוא מאוד טוב מבחינת היחס בין הכוח למשקל )המנוע הזה הוא מאוד קטן וקל( וגם היה לנו יותר קל לחבר אליו את הגלגל שיניים שרצינו להשתמש בו ולכן הוא התאים לנו מאוד למערכת. הגלגלים ניסינו שני אפשרויות לבחירת הגלגלים: גלגלי BaneBot אלו הם גלגלים העשויים מגומי והינם בגודל 4אינץ' .ומה שמאוד אהבנו בהם זה שמקדם החיכוך שלהם לחומר שממנו עשוי הציפוי לכדור הוא גבוה מאוד וככה הכדור לא יחליק החוצה לאחר שהוא נכנס וגם יהיה לא יותר קל להיכנס פנימה. בתחילה נסינו לשים שורה של גלגלים כי ככה חשבנו שהכדור יוכל להיתפס ביותר קלות ויוכל להיכנס ביותר מצבים. תמונה - 47פרוטוטייפ למערכת איסוף עם שורה של גלגלים 44 לאחר ניסויים ראינו כאפשרות זו עובדת מצוין ואף לפעמים ממרכזת את הכדור ולכן הבחרנו בה כאפשרות שתהייה על הרובוט. תמונה - 48פרוטוטייפ של מערכת איסוף עם שני גלגלים בלבד גלילי עם ספירלה חשבנו על עוד אפשרות שהיא גליל עם ספירלה ממרכזת כלפי פנים ועליה חומר עם חיכוך גבוה וכך הרובוט יוכל לאסוף כדורים שבאים גם מהצד והאיסוף יהיה יותר יעיל .אך לאחר ניסויים ראינו כי הספירלה לא ממרכזת את הכדור מספיק בזמן הקצר שיש לכך )היא צריך למרכז את הכדור עד שהוא מגיע למוטות כי אחר כך זה מאוחר מידי וזה לא היה מספיק זמן( ולכן בסופו של דבר לא השתמשנו באפשרות זו. 45 תמונה - 49פרוטוטייפ של מערכת איסוף עם צד ממרכז תת מערכת הרמה ) הכנסה ( : מנגנון : 1חיבור למנוע עם יחס המרה אחד מהרעיונות שעלו לנו היה לחבר את המערכת לציר ואת הציר להניע באמצעות יחס המרה גבוה עם מנוע. היתרונות של מערכת זו הם שהיא יחסית תופסת מקום קטן על הרובוט ואין שום דבר שמפריע בתוך הרובוט ויכול להסתבך )כמו במערכת השנייה – הכננת( .מצד שני החסרונות שלה הם שמופעל לחץ גבוה על החיבור בין הציר לגלגלי שיניים ובין הציר למערכת ,דבר זה קורה בגלל המנוף הגדול שפועל על הציר והחיבור צריך להיות חזק מאוד .עוד חיסרון הוא שלא היה ברשותנו גיר )תמסורת( שמתאים ליחס שרצינו והתקשינו לחבר את הציר בחוזקה למערכת מאחר ואין לנו אמצעי ריתוך בסדנת העבודה )וגם הציר היה מברזל ואילו המערכת מאלומיניום( .בגלל סיבות אלו בסופו של דבר לא הלכנו על פתרון זה וניסינו משהו אחר. 46 תמונה - 50מערכת נסיונים של עילרוד בעזרת מנוע עם גיר מנגנון : 2הכננת רעיון נוסף שחשבנו עליו היה הרמה באמצעות כננת .הכננת מחוברת למנוע וקצה החוט לקצה המערכת, בנוסף מחובר קפיץ למערכת אשר מושך אותה החוצה מהרובוט וכשהמנוע מסתובב הוא יכול לשלוט בתנועת המערכת למעלה ולמעטה .היתרונות של מערכת זו הם שהיא קלה מאוד לבנייה ולהחלפה תוך כדי תחרות וגם היה יותר קל לנו לתמרן את המהירות עם התמסורות שהיו קיימות אצלנו .אמנם החסרונות של המערכת הזו הם שעובר חוט באמצע הרובוט שזהו סיכון שהוא יסתרבל במשהו ויכול לפגוע בפעילות הרובוט .כדי לפתור בעיה זו שמנו קפיץ חזק אשר יניע את הכננת החוצה בעוצמה ולא ייתן לחוץ להתרופף ולהסתרבל. עשינו ניסויים רבים כדי להגיע לתוצאות אופטימליות בכננת ,רצינו שהיא תהיה כמה שיותר מהירה ועם זאת מדויקת. 47 בכננת אנו משתמשים במנוע CIMבינוני אשר מחובר לגיר חלזוני בכדי להאט את מהירותו ולהגדיל את הכוח שהוא מייצר .לגיר מחובר גלגל עם קצוות מוגבהים אשר עליו החוט מתלפף כשהכננת מושכת את המערכת. בהתחלה חשבנו שנשתמש בחוט פלדה בגלל שרצינו שהוא לא יקרע )הוא מאוד חזק( בכדי למשוך את המערכת אך התפלאנו לגלות לאחר ניסיונות של המערכת תחת מצבי קיצון שחוט הפלדה אינו מספיק גמיש וכי יש מצבים בה המערכת דורשת את הגמישות הזו ולכן עברנו לחוט פלסטיק רגיל לאחר שבדקנו שגם הוא מספיק חזק ולא יקרע במהלך המשחק. תמונה - 51מערכת נסיונית לעילרוד בעזרת כננת המוטות בהתחלה ניסינו מוטות בצורת Aכי חשבנו שכך יהיה יותר קל לכדור להיכנס מהצדדים אך גילינו כי יתרון זה לא ניכר ביחס לשני מוטות מקבילים וכי זה מחליש את האחיזה של המערכת בכדור ולכן ויתרנו על זה ובחרנו בשני מוטות מקבילים כמודל שיהיה על הרובוט. 48 תמונה - 52נסיון מוטות בצורת A תמונה - 53נסיון מוטות בצורת ח' שילוב עם מערכת הירייה הסיבה שבה בחרנו את המערכת הזו היא שהיא משתלבת באופן טוב מאוד .בכדי שהמערכת תשתלב בצורה הטובה ביותר ותפריע כמה שפחות למסלול של הכדור כאשר הוא נורה בנינו את הראש שעליו נמצאים הגלגלים מתקפל אחורה כאשר המערכת בתוך הרובוט וכך הכדור נשאר אך ורק על מערכת הירייה והאיסוף לא מפריע לו. 49 תמונה - 54שילוב מערכת האיסוף והירייה 50 תוכנה : פונקציות שקיבלנו בשפה: - Robot Mainהפונקצייה הראשית שמפעילה את כל שאר הפונקציות. – Robot Global Dataפונקצייה ששומרת משתנים לגישה מכל הפונקציות של התוכנה ,מה שמאפשר מעבר נתונים בין כל חלקי התוכנה. – Beginפונקציית ההתחלה שרצה ברגע שמפעילים את הרובוט .בחלק הזה מגדירים את כל רכיבי הרובוט לגישה בחלקים אחרים של התוכנה. – Finishפונקציית הסוף שסוגרת את כל הרכיבים שנפתחו ב .Begin - – Autonomous Independentפונקצייה שמופעלת ברגע שהרובוט נכנס למצב אוטונומי ונסגרת כאשר הוא נגמר .כאן נמצא הקוד האוטונמי ומשתנים פנימיים שלו. ) Teleoperatedבקיצור - ( Teleopפונקציית השליטה הידנית ברובוט .בפונקצייה זאת יש את הקריאה לג'ויסטיקים ,לחיישנים ,מנועים וקוד הנותן שליטה לנהגים. - Periodic Tasksפונקצייה שרצה ברקע בצורה מחזורית כל זמן שהרובוט דולק .שם יש את הפעולות החישוביות של התוכנה שפונקציות אחרות מתקשרות איתה בעזרת משתנים ב .Robot Global Data - Vision Processingפונקציית המצלמה ועיבוד התמונה .בתוכה ניתן לעבד את התמונה שהרובוט מקבל ממצלמת הרשת שמחוברת לראוטר. – Disableפונקצייה שפועלת בזמן שהרובוט מושבת. השלב האוטונומי: בשלב האוטונומי יש מכונת מצבים ) ,(State Machineשקוראת לפעולה מסויימת מה ,Periodic Tasks ובמקביל הערך שנשלח למנועים וה Solenoidsמתעדכן במקביל .בלולאה בצד שמאל למטה אנחנו רואים את מכונת המצבים ,ובצד שמאל הלולאה שמעדכנת ערך למנועים על פי המשתנים הגלובאלים או קוראת ערך מהחיישנים לתוך המשתנים הגלובאלים. בתחילת השלב האוטונומי הרובוט בודק האם לעשות אוטונומי של שני כדורים או אוטונומי של כדור אחד ולפי זה הוא קורא לפונקציות המתאימות .במקביל לזה הוא מעדכן את המנועים והסלנואידים לפי המשתנים הגלובלים שהשתנו ב Periodic Tasksומעדכן את החיישנים. 51 תמונה - 55צילום של פונקציית האוטונומי תמונה - 56כך נראה הלוגו של פונקציית אוטונומי 1 אוטונומי כדור אחד : בפונקצייה של האוטונומי כדור אחד ,יש מכונת מצבים ) ,(State Machineשבוחרת כל פעם את המצב המתאים ,ומעדכנת את הערכים המתאימים למשתנים הגלובאלים ,שה Periodic Tasksיוכלו לחשב את הערך המתאים למנועים והבוכנות לפי החיישנים. במצב זה הרובוט ייסע קדימה ויבדוק האם הסל שמולו חם ע"י קבלת המידע ב UDPמה .Raspberry Piאם הסל שמולו חם הוא יעבור למצב הייריה ,ואם לא הוא יחכה 5שניות ורק לאחר מכן יירה. 52 תמונה - 57צילום של פונקציית אוטונומי כדור 1 תמונה - 58תרשים זרימה של אוטונומי כדור אחד תמונה - 59כך נראה הלוגו של אוטונומי שני כדורים אוטונומי שני כדורים : אוטונומי שני הכדורים הוא בנוי כמו האוטונומי של כדור אחד ,אך המצבים כאן שונים: 53 בהתחלה הרובוט יעבור למצב הנסיעה קדימה ואז יירה ,לאחר מכן ייסע אחורה ותוך כדי יוריד את מערכת האיסוף .כאשר יצליח לאסוף את הכדור )שאת זאת יידע ע"י החיישנים( ,ירים את המערכת וייסע קדימה ,ואז יירה .אם לא הצליח לאסוף את הכדור ועברו 6שניות מתחילת המשחק ייסע קדימה ללא כדור. כמובן שבשני הסוגים האלו הפונקציות עצמן רק מעדכנות את המשתנים וה Periodic Tasksמחשב מתי להפעיל את המנועים לפי החיישנים. תמונה - 60תרשים זרימה של אוטונומי שני כדורים 54 תמונה - 61צילום של הפונקצייה אוטונומי שני כדורים שלב הטלאופ )הידני(: בשלב זה השליטה על הרובוט היא ידנית בעזרת הג'ויסטיקים שעל ידיהם הרובוט נשלט. הנסיעה של הרובוט היא ע"י ג'ויסטיק אחד ב ,Arcade Driveוהילוכים של הגירים על-ידי ה Throttleשל הג'ויסטיק הזה ,כך שאם הוא למעלה הרובוט בהילוך יותר מהיר ,ואם הוא למטה הרובוט בהילוך יותר חזק )לדחיפות(. תמונה - 62הכנסת מצב הגירים אשר מתקבל מהמשתמש שינוי הבוכנות של הגירים מתבצע ב Periodic Tasksעל-ידי לולאה שבודקת כל פעם מה המצב הנוכחי ומה המצב הרצוי ומשנה אם יש צורך ,ואם אין צורך לא שולחת עוד פקודות כדי לחסוך בחשמל. תמונה - 63שינוי מצב הגירים ב Periodic Tasks - 55 בג'ויסטיק השני יש עשרה כפתורים שמבצעים פעולות ,כדי למנוע בלאגן כל הכפתורים שאחראיים על מערכת האיסוף מחוברים ביחד למערך בוליאני שאחר כך נהפך למספר ,לפי התייחסות למערך כאל מספר בינארי, מה שאומר שאם נלחצו שני כפתורים ,הוא יגיע למצב הברירת-מחדל שלא עושה כלום במקום שינסה לעשות שני דברים במקביל Axis 6 .זה שני כפתורים שמיוצגים על-ידי +1ו. -1 תמונה - 64תיאור הכפתורים בג'ויסטיק 2 כפתור – 1ירי .הירי מתבצע על-ידי מכונת מצבים ב Periodic Tasksכך שכל התהליך קורא אוטמטית: .1בוכנת השחרור דוחפת ,המתנה של 2שניות. .2בוכנות המתיחה נפתחת ,המתנה. .3בוכנת השחרור חוזרת ,המתנה. .4בוכנת המתיחה מושכת והמכונה חוזרת לחכות עד הפעם הבאה. כיון שכל החלק הזה נמצא בתוך לולאה נפרדת ב Periodic Tasksהנהג יכול להמשיך לנסוע או לעשות פעולות אחרות תוך כדי המהלך. כפתור – 7מסירה .במצב שרוצים למסור מהצד הקדמי של הרובוט .זה מתבצע על ידי מכונת מצבים של הירייה אך מתחיל משלב שתיים ,מה שגורם להרמה איטית של המערכת ירייה ולמסירת הכדור קדימה. 56 תמונה - 65לולאת הירייה והמסירה בPeriodic Tasks בוכנת שחרור -ההדק בוכנת מתיחה תמונה - 66בוכנות הירי בשרטוט הרובוט כפתור – 2הרמת כפות .כאשר הכפתור לחוץ הכפות מתרוממות ,וכאשר לא ,הן יורדות .מבנה הלולאה דמה למבנה הלולאה של הגירים. 57 תמונה - 67שינוי מצב הכפות ב Periodic Tasks - כפתור ) 3הכפתור הראשון במערך = – (1קיפול מערכת האיסוף עד שהחיישן נלחץ .מכונת המצבים קובעת את המצב הבא לפי החיישן :אם הוא לא לחוץ ,להישאר במצב הנוכחי ,ואם הלחוץ לעבור מצב ) 0עצירה של כלל המערכות( .בנוסף הוא מפעיל את הגלגלים של האיסוף פנימה על-ידי המשתנה המקומית שמקשר אותו ללולאה של הגלגלים ,שהיא גם בודקת את החיישנים ויודעת להאט את הגלגלים שצריך או לעצורם כפתור ) 5הכפתור השני במערך = – (2הוצאת מערכת האיסוף עד שהחיישן נלחץ .אותו מבנה כמו של הקיפול ,רק עם החיישן החיצוני ומהירות הפוכה ונמוכה יותר לזרוע ,כי בהוצאה המערכת נמשכת עם כוח המשיכה אז יותר קל לה. 58 כפתור ) 4הכפתור השלישי במערך = – (4הפעלת הגלגלים .הגלגלים בדרך כלל עובדים אוטומטית שיש צורך בהם .אך אם הם נעצרו ע"י הנהג ,או שהופעלו בכיוון הנגדי ,ניתן להפעילם מחדש ולשמור על מצב הזרוע הנוכחי. כפתור ) 6הכפתור הרביעי במערך = – (8פליטת כדור .עצירת המערכת במקום והפעלת הגלגלים לכיון ההפוך ע"י שינוי המשתנה המקומי ,וכך לולאת הגלגלים מפעילה אותם לכיון השני .כיון שלולאת הגלגלים עובדת בלי קשר למכונת המצבים הזאת ,אין צורך לחזור על הקריאה למצב זה ,אלא הגלגלים ימשיכו להסתובב עד שהמשתנה המקומי יורה אחרת. 59 ציר ) (+1) 6הכפתור החמישי במערך = – (16קיפול ידני .מקפל את מערכת האיסוף פנימה במהירות קבועה ,כל עוד הכפתור לחוץ .מצב זה נועד למקרה שהחיישן לא עובד או כשרוצים לבצע עלייה קטנה עם המערכת. ציר ) (-1) 6הכפתור השישי במערך = – (32הוצאה ידנית .כמו הקיפול רק במהירות יותר נמוכה ולכיון ההפוך .למצב שרוצים להוציא את המערכת ידנית מאיזו שהיא סיבה. 60 כפתור ) 11הכפתור השביעי במערך = – (64עצירה של המערכת .זה כפתור עצירה למערכת האיסוף בכך שהוא עוצר את הגלגלים ,עוצר את הזרוע וחוזר למצב ההמתנה. לולאות נוספות בPeriodic Tasks גלגלי איסוף :הגלגלים מופעלים על-ידי מכונת מצבים שמשתנה לפי משתנה מקומי .למכונה שלושה מצבים: – 0עצירה של הגלגלים. – 1הפעלה של הגלגלים פנימה .אם נלחץ החיישן הראשון המהירות יורדת ,ואם החיישן השני נלחץ ,הגלגלים נעצרים .אם החיישן ישתחרר לפני שהמכונה תעבור למצב חדש הגלגלים יחזרו לעבוד ,כי המכונה נשארת כל הזמן באותו מצב עד שהמשתנה יורה לה לעבור למצב אחר. – 3הפעלת הגלגלים החוצה. 0 61 1 3 לולאת ה:UDP הלולאה הזאת מאזינה לפורט שקבענו מראש ובודקת מה מתקבל ב UDPמה :Raspberry Pi – 1הסל חם ) – (-1הסל לא חם לאחר היא מכן היא מעדכנת את המשתנה הגלובלי של הסל החם .בנוסף הוא גם מעדכן את המשתנה שנמצא ב Smart DashBoardהאם הוא מקבל אות .המשתנה הזה מדליק נורה במחשב וכך הנהג יכול לבדוק האם התקשורת תקינה Smart DashBoard) .זו דרך תקשורת בין מחשב הנהג לרובוט(. 62 תמונה - 68צילום של לולאת ה UDP - 63 בקרה : ברובוט שלנו יש שתי סוגי בקרות :בקרה פנים מערכתית ,ובקרה חיצונית מהמערכות. בקרה פנים מערכתית: הבקרה הזאת נועדה לבקר את המערכות ועבודתן ,ולהפוך אותן לכמה שיותר אוטונומיות מה שיעשה עבודה קלה לנהגים ,שלא יכולים בקלות כ"כ לראות את מצב המערכות ברובוט .במערכת האיסוף השתמשנו בבקרה זאת ע"י חיישנים: בקרה במערכת האיסוף: במערכת האיסוף התקנו חיישני-קצה ) (Micro-Switchבקצה המהלך פנימה והחוצה ,כך שהמערכת תוכל לדעת מתי היא הגיעה לקצה המהלך ולהפסיק את פעולת המנוע .בחלק הקיצוני של המערכת גם כן שמנו שני חיישני-קצה כדי לבקר האם נמצא כדור מערכת .אחד היה על המפרק בראש המערכת במצב Normally ,closeוהשני במרכז המוט המרכזי .למעשה במצב רגיל במשחק המערכת מקופלת כלפי פנים ,וכאשר הנהג רוצה לאסוף ,הוא לוחץ על כפתור והמנוע של הכננת מתחיל לעבוד ולשחרר חוט .זה גורם למערכת להיפתח, עד שהחיישן החיצוני נלחץ ,ואז התוכנה יודעת לעצור את המנוע כך שהמערכת בגובה המתאים לאיסוף ,וגם להפעיל את הגלגלים .כאשר כדור מתחיל להיכנס למערכת החלק העליון של המערכת מתרומם והחיישן הראשון מפסיק להיות לחוץ ,וכך המערכת יודעת להאט את מהירות המנוע .וכאשר החיישן הפנימי נלחץ, המערכת יודעת שהכדור בפנים ועוצרת לגמרי את המנוע של הגלגלים .כאשר הכדור בתוך המערכת ,הנהג לוחץ על כפתור אחר שאומר לתוכנה להפעיל את מנוע הכננת לכיוון השני ומקפל את המערכת פנימה עד שהיא תלחץ על החיישן השני ואז תיעצר .בכל זמן התהליך הזה הנהג יכול להתעסק בדברים אחרים ולהיות בטוח שהכדור ייכנס לתוך הרובוט. בקרה במערכת הירי: בהתחלה חשבנו לשים חיישנים מגנטיים על הבוכנות במערכת הירי ,וכך לדעת מתי הן הגיעו לקצה המהלך. אך אחרי שעשינו בדיקות כדי לראות כמה זמן חוסכים לנו החיישנים החלטנו לוותר עליהם כיוון שהם לא חוסכים הרבה זמן ,וגם המערכת כמעט ולא הגיעה למצבים שבהם הבוכנה לא הגיעה תוך זמן מועט לקצה המהלך ,וכך הפריעה לפעולתה התקינה של הבוכנה השנייה. בקרה חיצונית מהמערכות: בקרה בשלב האוטונומי: בחלק האוטונומי של הרובוט החלטנו להשיג את מירב הנקודות שאנו יכולים .כדי לעשות זאת החלטנו להציב מצלמת IPעל הרובוט ובעזרתה לזהות את הסל החם ולדעת מתי לירות לסל .ליד כל סל יש מוט שמסתובב עם הסל הזה חם ,ועל המוט יש פס רטרורפליקטיבי שמחזיר אור .בגלל זה שמנו טבעת לדים על המצלמה מה שגרם לפס הרטרורפליקטיבי לזהור ,וכך יכולנו לזהות את הסל החם בעזרת עיבוד של התמונה שקיבלנו מהמצלמה .כדי לשפר את קצב קבלת התמונות מהמצלמה ואת איכות העיבוד תמונה ,בחרנו להשתמש במחשב קטן ששמנו על הרובוט שנקרא ,RaspberryPiומריץ את מערכת ההפעלה לינוקס ) .(Ubuntuאת העיבוד תמונה עשינו באמצעות הספרייה OpenCvבשפת התכנות. Python 64 הדרך שבה ביצענו את עיבוד התמונה היה בעזרת כמה פעולות .בהתחלה קבענו רמת סף ) (Thresholdשל בהירות ,שכל מה שכהה יותר ממנה הופך לשחור ,וזה גורם לכך שישאר בתמונה רק הדברים הכי בהירים. אחר כך בדקנו האם יש אזורים שנשארו בתמונה ולא הפכו לשחור ,ואם נשארו אנחנו משווים את גודלם לגודל שאמור להיות לפס המסמן את הס החם .אם נמצא הפס ,ה Raspberry Piידווח לרובוט שהסל חם ,והרובוט יירה מיד .אם הוא ידווח לו שהסל אינו חם ,הוא ייחכה שיעברו חמש שניות מתחילת המשחק ,שאז הסל יהפוך להיות חם ,ואז הוא יירה. כשהגענו לתחרות עלינו למגרש לפני משחקי האימונים בשביל לוודא שאנחנו יכולים לקלוט את הסל והקוד עובד בסדר ,אך נתקלנו בבעיה רצינית .מאחורי הסלים היו מסכי פרסומות של התורמים של התחרות ,והם זוהו בתוכנה כמו הפסים המחזירי אור על הסלים ,כך שגם אם הסל לא היה חם ,הרובוט חשב כך וירה בזמן הלא הנכון .לכן ניסנו בזמן המועט שהיה לנו לפני שהמשחקים האמיתיים התחילו לבצע שינויים בקוד כך שלא ייקלוט את המסכים ,אך זה לא עבד ,כי הצורה של המסכים היתה מאוד דומה לצורה של הפסים מחזירי האור. החלטנו שנוותר על העיבוד תמונה על הסלים ,אך אז חשבנו שנוכל לעשות משהו אחר כדי לזהות את הסל החם .בגלל שבמהלך האוטונומי הנהגים נמצאים במגרש ,הם יכולים לראות אם הסל חם או לא ,רק שהם לא יכולים לגעת בג'ויסטיקים או לדווח לרובוט על מצב הסל .אבל מותר להם לעשות דברים בלי לגעת במחשב. אז אנחנו לקחנו קוד שבא עם ספריית ה OpenCVויודע לזהות פרצופים ,והתאמנו אותו לצרכינו כך שהתמשנו במצלמה שבמחשב ,ואם היא קלטה פנים בתמונה שלה ,היא דיווחה לרובוט שהסל חם .כך שכיוונו את המצלמה של המחשב למטה כך שלא תקלוט את הפנים של הנהגים ,ואם הסל שמול הרובוט חם הנהג ייכנס לתוך התמונה של המצלמה ,התוכנה תזהה אותו ,ותודיע זאת לרובוט כך שיירה את הכדור עכשיו .ואם הסל לא היה חם ,הנהג לא ייכנס לתמונה של המצלמה ,והמחשב לא יישלח מידע לרובוט .כך מתחילת האוטונומי הרובוט ייחכה שתי שניות ,ואם הוא לא קיבל מידע על זה שהסל חם ,הוא יחכה עד שיעברו מתחילת המשחק חמש שניות ,הסל שמולו יהיה חם ,והוא יירה. בנוסף לזה ,חשבנו שבמקרה שתהיה איתנו קבוצה שלא יורה כדור באוטונומי ,נוכל לקחת את הכדור שלה ולירות גם אותו .כדי לבצע זאת ,הרובוט יירה את הכדור הראשון שנמצא עליו ,יאסוף את הכדור שהוצב מאחוריו ,ויירה גם אותו לאחר מכן .כדי לא לבזבז זמן וכדי שהאיסוף יהיה יותר מדויק החלטנו להציב מצלמה גם בצד האחורי של הרובוט ,כך הרובוט יעקוב אחר הכדור ויגדיל את הסיכויים שלו לאסוף אותו. המצלמה שהצבנו הינה מצלמה קטנה שמתחברת ל Raspberry Piבחיבור ייעודי .על התמונה שהתקבלה מהמצלמה ביצענו עיבוד ,ולפי המידע שהתקבל הרובוט ידע לאיזה כיוון לנסוע. היו כמה שיטות לבצע את העיבוד שרצינו .בהתחלה השתמשנו בפונקצייה שמזהה צבעים ,ויודעת למצוא אזור גדול עם צבע מסויים )כדור כחול או אדום בהתאם לקבוצה( .בהתאם למיקום של האזור עם הצבע ביחס למרכז התמונה ,ה Raspberry Piמבצע חישוב ,ושולח את העוצמה שבה הרובוט צריך לנסוע והכיוון ,כך שאם הכדור רחוק מהרובוט הרובוט ייסע יותר מהר ,וככל שהוא יותר קרוב ,הוא ייסע יותר לאט .בדקנו את הקוד על הרובוט של שנה שעברה והוא עבד טוב ,אך רק במקרה שהכדור היה במרחק מסויים מהרובוט והגודל שלו היה מספיק בשביל שהתוכנה תוכל לזהות אותו ,ולאפשר לרובוט לעקוב אחריו .לכן החלטנו לפסול את האפשרות הזאת ולנסות אפשרות אחרת. 65 באפשרות הזאת התוכנה לא תנסה לזהות אזורים בצבע מסויים ,אלא עצמים עגולים בתמונה .בספריית ה OpenCVהיתה פונקציה שזיהתה עצמים עגולים ,אך כשניסינו להריץ אותה בלולאה בתוכנה ,כך שתרוץ על כל תמונה שמתקבלת מהמצלמה ,קצב העיבוד היה איטי להחריד ,ומכיוון שאין הרבה זמן באוטונומי הרובוט חייב לנסוע במהירות גבוהה שיוכל לאסוף את הכדור וגם לירות אותו ,בתווך הזמן הנתון ) 10שניות(. בגלל כל הסיבות האלה פסלנו את השימוש בפונקצייה הזאת ,אך חשבנו על לכתוב פונקצייה דומה לה משלנו, ושתהיה יותר מהירה. כדי לכתוב את הפונקצייה ,השתמשנו בשלוש פונקציות מספריית ה .OpenCVהראשונה מוצאת את כל העצמים מעל גודל שקבענו בתמונה ,ומחזירה מערך עם ערך לכל עצם שמכיל את המידע עליו .הפונקצייה השנייה מקבלת את הערכים של עצם אחד שהתקבלו בפונקצייה השנייה ,ומחזירה את השטח של העצם. השלישית מקבלת את המידע על עצם ,כמו הפונקצייה השנייה ,אך מחשבת את שטח המעגל החוסם של העצם. בעזרת שלושת הפונקציות האלה ביצענו את העיבוד על הכדור .לאחר קבלת התמונה מהמצלמה ,השתמשנו בפונקצייה הראשונה ,וקיבלנו את המערך על העצמים בתמונה .אם היו עצמים בתמונה ,התוכנה רצה בלולאה על כל עצם ,ובודקת את שטחו ושטח המעגל החוסם אותו בעזרת הפונקציות הנ"ל .לאחר מכן מבוצע חישוב בין השניים ולפי ההפרש ביניהם ,ניתן להבין האם מדובר על כדור או על עצם אחר .החישוב מתבצע כך ,מכיוון שאם מדובר בעיגול מושלם ,שטחו ושטח המעגל החוסם שלו יהיו שווים .לכן אם ההפרש היה קטן מכמות מסויימת )כי יש סטיות והכדור לא תמיד יראה כמו כדור מושלם( ,התוכנה תבין שיש שם כדור ,וכמו בניסיון הקודם ,תמצא את המיקום שלו ביחס למרכז ותדווח לרובוט לאן לנסוע ובאיזה עוצמה. כדי לתקשר בין ה RaspberryPiלבקר של הרובוט השתמשנו בתקשורת UDPעל-גבי הראוטר של הרובוט. היו לנו שתי אפשריות לתקשורת בין ה RaspberryPiלבין הרובוט UDP (User Datagram Protocol) :או ).TCP (Transmission Control Protocol UDPהוא פרוטוקול מהיר ויעיל אך לא אמין ולא מאובטח .הקשר מתבצע באמצעות שליחה של מידע בלי המתנה לאישור שהגיע ,וגם אין אפשרות למקבל לדעת האם החבילה שהגיעה שלמה. TCPהוא פרוטוקול מאובטח ואמין .לפני כל תקשורת הוא מבצע לחיצת-יד ,שזה בדיקה שאתה מתקשר אם מי שאתה רוצה ,והוא עונה לך .אחרי כל שליחה של מידע ,הצד השני עושה חישוב ויודע האם המידע תקין ,או שהוא צריך לבקש אותו מחדש מהשולח .בסוף הקשר הצדדים סוגרים אותו ע"י שליחת הודעה. כשהחלטנו על שליחת המידע בדקנו את היתרונות של כל פרוטוקול והשווינו אותם לצרכים שלנו .בסופו של דבר בחרנו ב UDPכי היינו צריכים תקשורת מהירה ,וגם אם לפעמים הייתה נאבדת חבילה בדרך ,או נפגעת, הרובוט היה יכול להסתדר עם זה כי החבילה הבאה היתה מגיעה במהירות אחריה. 66 תמונה Raspberry Pi - 69 תמונה - 70קוד התוכנה ב Python - 67 אלקטרוניקה : מערכת החשמל בנויה על פי התרשים הבא: מערכת הבקרה בנויה על פי התרשים הבא: 68 מערכת האלקטרוניקה והבקרה מורכבת ממספר סוגים של רכיבים .חלק מהרכיבים הם רכיבים סטנדרטים שמגיעים עם הקיט וחובה להשתמש בהם וחלקם רכיבים אשר קנינו באופן עצמאי .בפרק זה נפרט על כל אחד מרכיבים אלו. – CRIOהבקר הבקר שהשתמשנו בו על מנת להפעיל את הרובוט היה ה – CRIOשל חברת National Instrumentsוהוא הבקר הרשמי של התחרות )הוא אחד מרכיבי החובה( בתוך הבקר יש מקום לחיבור שלושה סוגי בקרה שונים )דיגיטלי ,אנלוגי וכרטיס סלנואיד( וכך ניתן לשלוט בכל האפשרויות של חיבור רכיבים לבקר .הבקר הינו הרכיב שמתחבר למחשב ואתו אנו מורידים תוכנה לרובוט והוא יודע לבצע אותה ולהעביר את הפקודות לרכיבים האחרים. Digital Side Card זהו רכיב אשר תפקידו הוא לפצל את האותות מהבקר למספר סוגי תקשורת שונים ולמספר סוגים מחברי חשמל .הוא מתחבר לבקר על ידי כבל עבה שמעביר את כל המידע מהבקר והוא נחוץ כדי שנוכל לחבר את הרכיבים שדורשים בקרה דיגיטלית מסוגים שונים .רכיב זה גם הוא רכיב קיט והשימוש בו הוא חובה. 69 – Victor-888בקר מהירות רכיב זה הוא הבחירה שלנו מתוך שלושה אפשרויות בשל תוצאות טובות בבדיקות שעשינו על שניים מהם )את השלישי לא הצלחנו להשיג( .תפקידו הוא לקבל מידע בפרוטוקול הנקרא , PWMאת המידע הוא מקבל מה – ,Digital Side Cardהוא יודע לקרוא את המידע הזה ולהפוך אותו למהירות אותה הוא מספק למנוע אליו הוא מחובר .את החשמל למנוע הוא מקבל בשני כבלים נפרדים )פלוס ומינוס( מהלוח חשמל וכך הוא מעביר אותו למנוע. לוח חשמל לוח החשמל הוא רכיב אשר כל תפקידו הוא לקבל חשמל מהמצבר ולספק חשמל לכל הרכיבים האחרים כל רכיב לפי כמה שהוא צריך .ללוח החשמל יש מספר אפשרויות למטחים שוינים שהוא מוציא ) 12V 5V 24V וכו'( .בנוסף ניתן לקבוע את כמות הזרם בלוח החשמל על ידי פיוזים שונים על מנת שתהיה את היכולת לספק הרבה זרם לרכיבים גדולים כמו מנועים וכמות קטנה של זרם לרכיבים קטנים בכדי שלא ישרפו .לוח החשמל הינו רכיב חובה אשר בא ביחד עם הקיט. 70 פיוז פיוז הוא רכיב מאוד פשוט שתפקידו הוא למנוע קצרים על הרובוט .הוא מתחבר על הלוח חשמל בתוך מעגל מסוים ואם הזרם במעגל עובר את הגבול שהפיוז צריך לעצור הוא קופץ ומפסיק את זרימת החשמל במעגל עד שהזרם חוזר לכמות הנכונה .אנו משתמשים במספר סוגים של פיוזים בכדי לספק לכל אחד מהרכיבים את כמות הזרם הדרושה לו. Resberi pi בכדי שהרובוט יוכל לעקוב לבדו אחרי הכדור ולתפוס אותו בשלב האוטונומי השתמשנו בעיבוד תמונה אותו הרצנו על בקר אחר בכדי להקל על הבקר המרכזי שלנו .אל הבקר הזה מחוברת מצלמה והוא יודע לזהות את הכדור ולהגיד לבקר את מיקומו כך הוא יוכל לעקוב אחריו .רכיב זה הוא לא אחד מרשימת רכיבי החובה אלא הוספנו אותו. 71 מצלמה השתמשנו במצלמה אשר בנויה לעבודה עם ה – resbery piכדי לזהות את הכדור .תפקידה הוא רק להעביר את התמונה ל – resbery piבכדי שהוא יוכל לזהות את הכדור .בחרנו להשתמש במצלמה הזו בגלל שהיא קטנה וקלה וגם מעבירה את הנתונים מהר יחסית. חיישן מגע זהו חיישן פשוט מאוד הוא בנוי עם כפתור ושולח אות ברגע שהכפתור נלחץ .השתמשנו בחיישן זה בשביל לבקר על הגעת חלקים מסוימים ברובוט למקומות מסוימים )למשל בהרמת האיסוף(. 72 סלנואיד הסלנואיד מקבל מידע מבקר ולחץ אוויר מהקומפרסור והוא יודע לתת לבוכנות את הלחץ מהכיוון הנכון לפי מק שהוא מקבל בתור מידע .הוא עובד עם צינורות בעלי קוטר חיצוני של רבע אינץ' שהוא הגודל המותר במשחק לפי החוקים .רכיב זה הוא אינו חובה והשימוש בו נעשה כדי לאפשר את השימוש בבוכנות על הרובוט. קומפרסור קומפרסור הוא מכשיר חשמלי שיודע לבנות לחץ ובמקרה שלנו לחץ אוויר .השתמשנו בו בכדי שנוכל להפעיל בוכנות שדורשות לחץ אוויר אך הוא לא אחד מהרכיבים שחובה להשתמש בהם. מנוע CIM מנוע זה הוא המנוע בו השתמשנו להנעת הרובוט )הדגם הגדול מבין המנועים( וכן השתמשנו בו גם לגלגלי האיסוף ולכננת )בדגמים היותר קטנים( .השתמשנו במנוע זה בגלל שיש לו יחס מהירות כוח טוב מאוד ביחס למנועים המותרים לשימוש בתחרות וכך יכולנו להוציא ממנו ביצועים מקסימלים .השתמשנו בשישה מנועים כאלו )שלושה בכל צד( בהנעת הרובוט .למנוע זה שלושה דגמים :גדול ,בינוני וקטן ,אנחנו השתמשנו בכולם השנה כל אחד למטרה שונה. נתונים : • מהירות 5500 :סל"ד • פלט מקסימלי של מטח 320W : • קוטר 2.5 :אינץ' 73 • אורך 4.315 :אינץ' מצבר המצבר הוא מקור הכוח של הרובוט .הוא עובד על מטח של ) 12Vיכול להגיע עד 13בערך וניתן להשתמש בערך עד .(9 מנורת בקרה מנורה זו היא מנורה בצבע כתום אשר מתחברת ליציאה ייעודית ב – digital side cardוהיא מראה את מצב התקשורת של הרובוט עם המחשב אם הוא לא מחובר \ מחובר ומופעל או לא. נתב )ראוטר( הנתב אחראי על התקשורת בין המחשב לרובוט והוא מעביר את המידע ביינהם מאחד לשני .הנתב שלנו הוא של חברת D-Linkוהוא מתחבר באמצעות כבל רשת לבקר. 74 75 תכנון ממוחשב של הרובוט : בשביל לקבל תוצאות טובות יותר בכל הנוגע לבניית הרובוט השתמשנו בתוכנת Cimatrone Eלשרטט את כל מערכות הרובוט תוך כדי פיתוח שלהם .לאחר ביצוע ניסויים ראשוניים שרטטנו את המערכת בתוכנה וכך יכולנו לבנות אותה בצורה יותר מדויקת ועם פחות טעויות .עוד שימוש שעשינו בתוכנה הוא שצפינו מראש את משקל הרובוט על ידי כך שהגדרנו בתוכנה את החומר ממנו עשויים החלקים והיא ידעה לעשות את החישובים על מנת להחזיר לנו את המשקל המדויק של כל חלק וכך יכולנו לדעת שאנו לא חורגים מהמשקל המותר )שזהו דבר מאוד חשוב בתחרות .( FIRSTעוד דבר שבו השתמשנו בשרטוט הוא החיבור והשילוב של כל המערכות יחד ,כך יכולנו לראות שכל המערכות נכנסות ביחד לתוך הרובוט ויכולות לנוע איך שהם צריכים בלי להפריע אחד לשני .השרטוט עזר לנו מאוד בתהליכי הבנייה ותכנון וחסך לנו הרבה מאוד זמן ומאמץ של בניית אבות טיפוס מיותרים. 76 סיכום אישי : כחלק מפרויקט FRCשל ארגון FIRSTושותפים בקבוצת The Y Teamמירוחם זכינו להכיר עולם אחר ,עולם שלא הכרנו. הפרויקט אפשר לנו לעשות את מה שלמדנו בכתה ,בצורה מעשית . במגמה למדנו ללמד ,למדנו לשרטט ,למדנו לבנות ,למדנו לעבוד כצוות ,תכנות ועוד ,במהלך עונת הבנייה השתמשנו בידע שצברנו במהלך השנה ומימשנו אותו .במקביל הרחבנו את הידע שלנו בתחום הרובוטיקה ובתחומים נוספים. הפרויקט עצמו היה חוויה שאי אפשר לתאר במילים זו חוויה חברתית גדולה מאוד הכרנו אנשים חדשים ממגזרים שונים הן חברים בקבוצה והן חברים בקבוצות אחרות. הפרויקט מחבר אנשים ממגמות שונות ,ממקומות שונים בארץ ,ממגזרים שונים ואפילו ממקומות שונים בעולם. במהלך העונה עבדנו תחת לחץ ונתקלנו במכשולים ובקשיים מסוגים שונים .עם זאת תמיד ידענו לא להתייאש ולהמשיך להיות ממוקדי מטרה ולא אבדה תקוותנו ,הרגשנו שיש לנו מחויבות לבנות רובוט ולהתחרות בכבוד בתחרות ואף לייצג את מדינת ישראל בתחרות העולמית. אנו רוצים לנצל הזדמנות זו כדי להודות להורים שלנו שתמכו בנו לכל אורך הדרך גם אם זה היה קשה ועזרו לנו בכל דבר שצריך :עם זה הקפצות בשעות מאוחרות ,הכנת אוכל שצריך וגיוס כספים כדי שנוכל להתחרות בתחרות .רצינו גם להודות למדריכים שלנו :ראובן ,רותם ,יהודה ולירון על כך שהשקיעו זמן רב ונשארו אתנו לעבוד על הרובוט גם כשהיה מאוחר וכולם רק רצו ללכת לישון .וגם למהנדסים שנתנו לנו עצות בכל התחומים והכל בהתנדבות מלאה .אנחנו מעריכים מאוד את כל מה שעשיתם בשבילנו ומודים לכם מאוד על כך. נפתלי ,דביר וידידיה 77 ביבליוגרפיה : - www.usfirst.orgאתר ארגון פירסט העולמי - www.chiefdelphi.comפורום של הרבה קבוצות ומקום מצוין לשאילת שאלות במהלך העבודה על הרובוט. - www.firstisrael.org.ilאתר פירסט ישראל – www.item24.comהאתר של חברת הפרופילים ,itemששם ניתן לראות את החלקים שצריכים ושרטוטים של .item 78
© Copyright 2024