[其他] 「RM圆桌」第十五期 进化的飞坡

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工作人员RM圆桌
2019-6-13 17:00:25 显示全部楼层

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RM圆桌第十五期.png
圆桌时间:2019年6月14日(周五) 19:00-20:00

圆桌嘉宾:@原文智(论坛昵称:@.YUAN)  

主持人:@花师小哲

温馨提示:

在直播期间,大家可以直接移步至论坛技术交流版块,直播墙会自动实时更新内容

本次活动,有一个小时的交流时间,嘉宾会根据大家的提问顺序,依次回答大家的问题,大家在看完底下的文章后,可以积极留言提问!

===============================================第一部分,飞坡技术讲解:
一.飞坡的的意义
相比去年英雄带头全场7分钟混战的赛场,RoboMaster2019的赛场则有更加明显的战线的概念。从分区赛的赛况不难看出,进入敌方基地区有三条通道,第一条需要通过敌方哨兵机器人的火力区域,第二条需要通过敌方桥洞后,这两条进攻线路的交叉点在敌方碉堡附近,所以产生敌方机器人全员死守碉堡,比赛整体有利于防守不利于进攻的局面。而此时,为了平衡这种比赛策略,也体现优秀步兵机器人的优势,比赛设计了第三条进攻线路,即通过飞坡避开哨兵的火力范围,直接进入对面基地区域。
设置飞坡的场地元素,是为了让那些整体结构刚度好、布局合理、动力输出强劲、轻量化细节设计良好的步兵车更好的发挥设计上的优势。鼓励大家打磨自己的设计细节。更深入地理解如何设计你们自己的第一个产品demo。
后续在决赛的规则上,会进一步提升飞坡的增益部分,具体规则如何请持续关注组委会规则变动。
        下面就对于完成飞坡任务,步兵设计需要考虑哪些方面,这里提供一些参考建议。

二.重要参数的确定
1.重心位置的确定
根据附带的Adams仿真视频可以得出这样一个结论:
重心的位置是影响步兵机器人飞坡后车身落地姿态的重要因素。
在此我们做出以下假设:
1.        步兵左右对称,重心在左右对称轴处。
2.        步兵重心高度位于云台yaw轴电机处。
3.        步兵的移动速度为3.5m/s
基于以上两个条件我们对重心只做前后位置的修改,来观察车身姿态的变化。

工况1
修改内容:未对车身重心做修改
仿真结果描述:
步兵前轮在离开坡的最高点时,前轮率先下沉,带动整个车头下坠,车身前进方向与铅直方向的夹角由钝角变为锐角。此时前轮先落地。
工况2
修改内容:将身重心向车尾移动50mm
仿真结果描述:
步兵前轮在离开坡的最高点时,前轮相对于空间水平方向继续移动,在后轮离开坡的最高点时,前后轮相对于地面的高度基本相同,此时前后轮基本同时落地。
工况3
修改内容:将身重心向车尾移动100mm
仿真结果描述:
步兵前轮在离开坡的最高点时,持续延加速方向移动,由于车头比较轻,很难在将车身压回水平状态,后轮先着地。

总结:
当车身的重心位置在一个合适的位置时,当然在图纸设计前期,我们要掌握好整车每一部分的质量分布,让仿真接近最真实的效果。实现车身四轮同时着地,四组避震器可以同时吸收冲击,最大程度的降低冲击对车身机架的伤害,也将翻车的概率降到最低。这部分的动力学分析仅供参考,其实重心高度本身也对这个结果有影响,不过也希望看到大家自己把这部分工作共享出来。
以下是飞坡仿真视频。附件见97
2. 步兵的通过角、接近角与离去角的确定。
纵向通过角:是通过前后轮外缘做两条切线,交于车身底部较低部位。两条切线形成的锐角及为纵向通过角。如图所示通过角为41.22度。这个角度越大,说明车被挂住的可能性就越小,尤其在过坡的时候,越大的通过角,则过坡的最低速度就可以越小。

接近角与离去角:指汽车在满载时前后轮外缘做切线分别交于车头车尾下部较低部位,这条切线与地面形成的夹角就是接近角与离去角。参考场地最大的坡度,这两个角不得小于20°。
1.png

三.GM6020云台电机保护
纵观整个分区赛云台断头的队伍不在少数,将通过调查发现,GM6020电机m3的螺纹孔容易失效,在此列出以下几点原因以及优化方式。
1.螺纹孔深度为4.2mm。及建议使用合适长度的螺钉。
假设我们第一次使用时只拧入2mm,受拉拔力较大时螺纹失效,那么第二次的螺纹有效深度将只剩下2mm。所以谨慎使用螺钉长度。
1.螺钉受剪切。
螺钉是不能受剪的,首先螺钉自身会因为强度不足被剪断,其次最重要的是螺纹孔会受力变形,造成螺钉松动,云台脱落也是必然结果。相信肯定有很多队伍的定位销孔是空着的,建议养成使用定位销孔的习惯,防止螺钉受剪,提高零件的安装精度。
1.结构设计
在连接云台与车身时,很多队伍直接采用GM6020做过渡。官方使用是下供弹步兵,云台整体质量很轻,而赛队多使用云台供弹,视觉处理的计算器也选择安装在云台上,这么重的云台这样安装其实并不合理。建议在固定结构方面多考虑以下,比如说做一个类似于喉箍的结构,从侧面抱紧机身。
2.png
1官方步兵云台模块
官方步兵的铝块与电机在图纸中是有空间交叠的,先装好电机后再装铝块,通过拧紧铝块底下的两个m4的螺钉,使两个限位块从倾斜状态拧正为直立状态,此时铝块会对电机轴心压紧,通过增大铝块的径向压力来提高它与电机的摩擦力,增加电机螺纹孔轴向拔插承载极限,同时黑色铝块也可以起到yaw轴限位作用。
有关详细部分多参照官方公布文档《GM6020转子端螺纹孔滑牙分析报告》
四.电池保护
虽然已经是2019第五赛季,电池松动导致整车异常断电,这种在前年就已经出现的问题依旧在今年的分区赛出现了。
官方只好该处以下建议:
1.电池最好选择铅直方向安装。
2.电池架在购买时会附赠一条魔术贴,用于束紧电池防止松动,建议安装魔术贴。
3.电池用旧之后外盒卡扣由于冲击会有疲劳开裂,导致电池的卡扣失去原有的弹性势能,建议在安装前检查,避免这样的电池上场。
2019分区赛,飞机电池脱落掉在赛场上,被路过的地面机器人刮破外皮接触空气导致冒烟甚至有燃烧的趋势,此类隐患务必注意提前防范。
五.轻量化设计。
示例1背景介绍:
步兵在做横臂悬挂迭代时,利用有限元模块做了一定的轻量化设计。
3.png
2步兵一代横臂的下旋臂
4.png
3步兵二代横臂的下旋臂
优化说明:
1.步兵横臂需要从119加长至130mm,以满足步兵悬架动挠度。
5.png
6.png
1.控制横臂质量。
7.png
8.png
迭代后质量增加9g
1.增加结构刚度,减小悬臂末端挠度。
9.png
10.png
11.png
由途中有限元分析的结果来看,最大变形由1.79mm降低到了1.0mm
在做轻量化设计时可以依照以下思路设计:
1.要善于利用有限元分析对零件进行轻量化设计。
2.均匀分布纵向肋板,如图等分3条。(图中左右为横,上下为纵)
3.肋板宽度在绘图时注意父子关系,方便随时调整肋板厚度。
4.在镂空的时候不要直接拉穿,在必要的地方留面。一方面可以大幅度增加图中轴向载荷极限,另一方面可以大面积镂空,免去肋条从而达到减小质量的目的。
12.png
图中为一代悬挂的结构方案。
存在问题:当步兵在飞坡时悬挂收到的冲击主要由蓝色轴承受。后续仿真此处的受力
13.png
当受力为20kg时,零件变形约为4mm,虽然没有达到屈服强度,但是使用一段时间会产生肉眼可见变形。
优化说明:更改结构设计,用图中红框内的一个零件整体替换原来的两根轴,让零件承受两侧避震器末端的压力,这样结构就不会产生肉眼可见的变形。
14.png

六.完备系统的有记录的测试。
对步兵机器人做跌落测试,
列表格记录:高度,车身质量,关键部位零件的变形程度,螺钉松动,电池松动,传感器固定,测试次数,等等,以上这些都应该做出详细的记录。
在公司,一个完备的测试是对机器人最后的检验环节,也是最重要的环节,如何让这一环节更加系统,明确,是赛队应该学习的方向
===============================================
第二部分,飞坡问题解答:

@原文智:

1. 整车重心位置怎么改善,能给一些指导吗。把重的东西往后移动点吗?
参照上传文档内容

2.步兵飞破重心的推荐在什么位置,偏前?偏后?左右? 高度大概多少毕竟合适
自己去仿一下,不知道你们的步兵质量分布情况,我在这里只能给一个方向。

3.在不开电容的情况下,测试过吗.
决赛飞坡的时候不会限制功率

4.官方尝试过英雄飞坡吗
没有尝试过
5. 整体上看想飞坡重心要靠后一些,这样是不是不利于现在流行的小陀螺结构?
利弊需要自己取舍。

6.步兵在飞破落地瞬间的震动导致裁判系统的扣血怎么解决
震动是不会造成装甲板误检测的,怀疑是装甲撞到了地面,建议前期做好装甲保护

7.问一下官方仿真的车的轴距是多少
400mm

@何东流:
1.整体上看想飞坡重心要靠后一些,这样是不是不利于现在流行的小陀螺结构?
也可以通过软件上可以修正旋转中心,来实现小陀螺,不过也会有一些问题,但是可以优化到可接受的范围

2.对于飞坡来说,横臂悬挂和竖直悬挂哪个抗冲击力更强?(感觉垂直的会好一点?)
悬挂结构本身只要在强度设计上OK就行,因为这个更多是迁就空间结构,重点是弹簧的刚度系数和阻尼油的选择

3.规则麻烦快一些出呗,留给机械组的时间不多了。。。。
其实这种心态是有些问题的,官方已经很明确的提倡大家做好飞坡这个功能,所以机械组已经可以开始着手在现有的基础上如何优化调整步兵,至于说到底怎么给bufffer,给多少buffer,都是车定型之后战术问题。所以大家不要抱着应试教育的态度来做这个比赛

4.如果有些队伍分区赛的时候就可以很顺利的飞坡,不需要官方的不限功率,但是官方规则不限功率之后很多队伍都可以飞坡了,那对之前的队伍是不是很不利。
这个事情也有之前的例子,16年的时候在备场,当时有说全民打大幅了,要提高打大幅的难度啊,不然没有区分度啊,吓得研发特地组织了人去队伍调研,到最后比赛你看有几只队伍打成功了?就目前来看,并没有很多队伍飞坡,当然这个也有可能是大家对比赛的解读不够深入,意识不到飞坡的价值所在,或者说没法想象比赛的进程。再者说了,飞坡这个东西不光光做就完了,还有性能的问题,我是不是可以用更小的加速距离实现飞坡?这些都是显而易见的提升点,技术的提升是无止尽的。从来不会说同一个规则下大家都做到了就没有差距了

附件:飞坡说明文件
飞坡说明文档.docx (2.89 MB, 下载次数: 73)
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下士何东流
2019-6-14 20:23:23 显示全部楼层
不知道你们是怎么测试的,我们的测试结果是功率是很大的影响因素
那你有像文档里面那样分析过车的重心等等参数么?就目前官方设计的经验和测试的结果来看,设计也会占到很大的比重,如果你有更石锤的测试数据,论坛欢迎打脸官方
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下士何东流
2019-6-14 20:21:01 显示全部楼层
如果有些队伍分区赛的时候就可以很顺利的飞坡,不需要官方的不限功率,但是官方规则不限功率之后很多队伍都可以飞坡了,那对之前的队伍是不是很不利。
这个事情也有之前的例子,16年的时候在备场,当时有说全民打大幅了,要提高打大幅的难度啊,不然没有区分度啊,吓得研发特地组织了人去队伍调研,到最后比赛你看有几只队伍打成功了?就目前来看,并没有很多队伍飞坡,当然这个也有可能是大家对比赛的解读不够深入,意识不到飞坡的价值所在,或者说没法想象比赛的进程。再者说了,飞坡这个东西不光光做就完了,还有性能的问题,我是不是可以用更小的加速距离实现飞坡?这些都是显而易见的提升点,技术的提升是无止尽的。从来不会说同一个规则下大家都做到了就没有差距了
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下士何东流
2019-6-14 20:14:57 显示全部楼层
我记得16年比赛的时候提出了要做功率控制,官方已经很明确了要做功率控制,超功率会扣血。然后大家都不动弹,等着官方出超功率扣血的机制是啥样的,甚至连功率控制的基础功能都没有准备。天天在群里喊啥时候出规则,结果官方做完测试了时候给出了超功率扣血的固件版本,一个个都傻眼了,然后16年比赛到处都是不能动的机器人,谁动谁死。这些经验教训都是三年前的了,现在大家还不吸取教训?
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下士何东流
2019-6-14 20:26:59 显示全部楼层
还有问题么,要吃饭了
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中士sfe
2019-6-14 20:05:01 显示全部楼层
如果是用飞坡不限功率区判断飞坡的话,怎么解决有的队伍在不限功率区给电容充电的问题
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版主花师小哲
2019-6-14 20:32:00 显示全部楼层
再次感谢大家的热情参与
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版主花师小哲
2019-6-14 20:20:35 显示全部楼层
而且我觉得并不会有特别多的学校会在这一小段时间内就做到不限功率可以很好地飞坡
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下士MrGinger
2019-6-14 20:18:53 显示全部楼层
要是官方通过使实现功能变简单的方式来鼓励飞坡,那最后比的还是技术吗
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中士我是李嘉图
2019-6-14 20:06:42 显示全部楼层
飞坡有啥BUFF增益吗
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下士YUAN.
2019-6-14 19:46:01 显示全部楼层

五.轻量化设计。
示例1背景介绍:
步兵在做横臂悬挂迭代时,利用有限元模块做了一定的轻量化设计。
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图2步兵一代横臂的下旋臂
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图3步兵二代横臂的下旋臂
优化说明:
  • 步兵横臂需要从119加长至130mm,以满足步兵悬架动挠度。

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  • 控制横臂质量。

7.png 8.png
迭代后质量增加9g
  • 增加结构刚度,减小悬臂末端挠度。

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由途中有限元分析的结果来看,最大变形由1.79mm降低到了1.0mm
在做轻量化设计时可以依照以下思路设计:
  • 要善于利用有限元分析对零件进行轻量化设计。
  • 均匀分布纵向肋板,如图等分3条。(图中左右为横,上下为纵)
  • 肋板宽度在绘图时注意父子关系,方便随时调整肋板厚度。
  • 在镂空的时候不要直接拉穿,在必要的地方留面。一方面可以大幅度增加图中轴向载荷极限,另一方面可以大面积镂空,免去肋条从而达到减小质量的目的。

示例2悬臂梁优化
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图中为一代悬挂的结构方案。
存在问题:当步兵在飞坡时悬挂收到的冲击主要由蓝色轴承受。后续仿真此处的受力
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当受力为20kg时,零件变形约为4mm,虽然没有达到屈服强度,但是使用一段时间会产生肉眼可见变形。
优化说明:更改结构设计,用图中红框内的一个零件整体替换原来的两根轴,让零件承受两侧避震器末端的压力,这样结构就不会产生肉眼可见的变形。
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六.完备系统的有记录的测试。
对步兵机器人做跌落测试,
列表格记录:高度,车身质量,关键部位零件的变形程度,螺钉松动,电池松动,传感器固定,测试次数,等等,以上这些都应该做出详细的记录。
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少尉南柯壹梦
2019-6-13 17:15:55 显示全部楼层
本帖最后由 南柯壹梦 于 2019-6-13 17:19 编辑

纵观分区赛中,飞坡的队伍并不多,而且飞坡具有很大的风险性,一不小心就会造成结构的损坏,如果不是生死局的话可能很少有队伍会选择飞坡,请问总决赛的话飞坡是否会做较大的改动,如果改动的话,会改动那些部分呢?

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管理员robomaster
2019-6-13 19:55:19 显示全部楼层
南柯壹梦 发表于 2019-6-13 17:15
纵观分区赛中,飞坡的队伍并不多,而且飞坡具有很大的风险性,一不小心就会造成结构的损坏,如果不是生死局 ...

出规则后让你惊喜一下
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下士我叫王静雯哟
2019-6-13 20:13:58 显示全部楼层
这是要搞事啊

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中士SimonZWW
2019-6-13 20:28:19 显示全部楼层
日常催规则

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中士yuan道
2019-6-13 21:56:27 显示全部楼层
robomaster 发表于 2019-6-13 19:55
出规则后让你惊喜一下

快给我发规则!!!听到没有!!!

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少尉南柯壹梦
2019-6-13 22:10:39 显示全部楼层
robomaster 发表于 2019-6-13 19:55
出规则后让你惊喜一下

在线期待!!!

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版主花师小哲
2019-6-14 08:27:32 显示全部楼层
围观出规则,盯~~~

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中士我是李嘉图
2019-6-14 10:52:30 显示全部楼层
在线等,急
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下士Ace的黑桃Q
2019-6-14 11:01:29 显示全部楼层
我是这么想的,飞坡目前来看还是风险大过收益,一方面是飞坡之后的沟壑这个一旦进去可以说是gg,再一个是飞坡飞过去好像也没啥。。。不如把沟壑填平或者减小飞坡的角度或者在飞坡前设计机关,一旦出发允许解放功率之类的?一点小小的建议。。。
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