konzeptfindung

20.11.2015
Team 09
KONZEPTFINDUNG
VORGEHENSWEISE
Bei
der
Erarbeitung unserer Lösungsvarianten
wurde
wie folgt
vorgegangen:
Im Rahmen der Vorgaben aus dem Projekthandbuch wurden verschiedene Methoden der
Konzeptfindung angewandt, um die geforderten Ziele möglichst effizient zu erreichen.
Eine Methode war das Brainstorming und das Zeichnen von Mind Maps zur Ideenfindung. Dabei
entstanden teilweise ausgefallene Ideen, die zu interessanten Diskussionen führten. Die nützlichsten
Lösungsvarianten entstanden meist durch Gespräche ausserhalb der Teamsitzungen.
Das beiliegende Flussdiagramm beschreibt die zeitlichen Abläufe, die der Roboter in jedem Fall
durchläuft. Es definiert unseren provisorischen Ablauf zur Entschärfung der Bombe. (Abb. 1)
Die in der Spezialistenwoche erarbeitete Systemstruktur bot die Grundlage für das Erstellen eines
Morphologischen Kastens. Die einzelnen Elemente des Roboters konnten mit diesem Hilfsmittel
strukturiert aufgezeichnet werden und die favorisierte Lösungsvariante schliesslich objektiv
bestimmt werden.
FLUSSDIAGRAMM
ABB.1 FLUSSDIAGRAMM 1
MORPHOLOGISCHER KASTEN
INHALT
Die vom Team bestimmten Bestandteile des Roboters wurden in Unterfunktionen eingeteilt und
deren Lösungsvarianten in einem Morphologischen Kasten aufgezeichnet. Somit wurden alle
relevanten Ideen und deren mögliche Kombinationsvarianten ersichtlich.
METHODEN
Jedes Mitglied erstellte einen eigenen Morphologischen Kasten mit seinen Lösungskonzepten. In
Sub-Teams wurden diese ausführlich besprochen und jeweils zu einem Morphologischen Kasten mit
den relevanten Konzepten zusammengefasst. Diese Konzepte wurden im gesamten Team erläutert,
aufgezeichnet und anschliessend bewertet. Zur Bewertung hatte jedes Teammitglied drei Stimmen
pro Bestandteil des Roboters zur Verfügung, die wir beliebig an die verschiedenen Lösungsvarianten
verteilen konnten.
RESULTATE
Die Lösungsvariante mit den meisten Stimmen wurde vom Team als am optimalsten angesehen. Im
Folgenden wird diese Variante repräsentativ für allfällige Alternativen genauer beschrieben:
SYSP16-Team09_Konzeptfindung
1
20.11.2015
Team 09
Morphologischer Kasten Teil 1
Thema
Variante 1
Variante 2
Variante 3
Klemmsystem
Passform
Magnetsystem
Stempel wird eingeklemmt
Stempel hä lt in Pa s s form
Stempel häl t a n Ma gnet
Linearführung
Hebelsystem
kein Mechanismus
(z.B. für Kl emms ys tem)
(z.B. für Kl emms ys tem)
(z.B. für Magnets ys tem)
Gewindetrieb
Zahnstangenantrieb
kein Antrieb
(z.B. für Kl emms ys tem)
(z.B. für Kl emms ys tem)
(z.B. für Pas s form)
fix an Chassis
y-Achse
Fortbewegung
Roboter fährt an Pos i tion
Pos i ti on s ei tenvers tell bar
Roboter ka nn s ei twä rts fahren
mit Greifer
mit Chassis
mit Schneider
Grei fer drückt Knopf
Kol li s ion mi t Knopf
Schnei der drückt Knopf
Stempelgreifer
Aufnahme
Mechanismus
Antrieb
Positionierung
Knopfbetätigung
Infrarot
Sensoren:
Orientierung
Li nienerkennung
Infrarot
Ultraschall
erkennt Li chtreflex
erkennt Schal l well enreflex
Sensoren:
ObjektErkennung
SYSP16-Team09_Konzeptfindung
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20.11.2015
Team 09
Morphologischer Kasten Teil 2
Thema
Variante 1
Variante 2
Variante 3
Abscherung
Lineartrenner
Radialtrenner
Dra ht wi rd a bges chert
Dra ht wi rd durchtrennt
Dra ht wird durchtrennt
Linearführung
Hebelsytem
Radialantrieb
Schneidevorrichtung
Schneide
Mechanismus
(z.B. für Abs cherung)
(z.B. für Linea rtrenner)
(z.B. für Ra di a l trenner)
Gewinde/Zahnstange
Hydraulisch
Getriebe/Direktantrieb
s i ehe Stempel grei fera ntrieb
Druckvers tä rkung
s i ehe Ra di a la ntrieb
fix an Chassis
x-Achse
Fortbewegung
Roboter fä hrt a n Pos i ti on
Pos i tion höhenvers tell ba r
Roboter ka nn s ei twä rts fa hren
2 Haupträder, 2 Stützräder
2 Haupträder, 1 Stützrad
4 Haupträder
Räder
Raupen
Kugeln
indivuelle Servoansteuerung
Radwinkelverstellung
Rä der ei nzel n a nges teuert
Rä der wi nkel vers tel lba r
Antrieb
Positionierung
Fahrwerk
Fortbewegung
Lenkung
SYSP16-Team09_Konzeptfindung
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20.11.2015
Team 09
GESAMTKONZEPT
Unser momentaner provisorischer Favorit für das Gesamtkonzept entspricht dem eingezeichneten
Pfad im Morphologischen Kasten. Die Elemente werden im Folgenden genauer beschrieben.
Alternative Varianten sind erst nach Ausführen der Versuche eruierbar.
GREIFER
Der Stempel wird mit einem Magnet aufgenommen. Dazu muss der Stempel aus einem
ferromagnetischen Stoff bestehen. Hiermit fällt ein komplizierter Greifmechanismus weg. Die Höhe
des Greifers ist mittels y-Schiene verstellbar.
KNOPFBETÄTIGUNG
Ziel ist die Knopfbetätigung mit dem Chassis. Falls dies nicht gelingt, wird der Schneider oder der
Greifer dazu verwendet.
SENSOREN
Die Orientierung und Objekterkennung erfolgt mit Infrarotsensoren. So kann nur eine Art Sensor
verwendet werden, was die Arbeit erleichtert und relativ kostengünstig ausfällt. Ausserdem wird die
Printplattenherstellung mit Infrarotsensoren in der Spezialistenwoche ausgebildet.
SCHNEIDEVORRICHTUNG
Die Schneidevorrichtung besteht aus einer Trennscheibe mit Radialantrieb. So entfällt ein
komplizierter Mechanismus, wie in den beiden anderen Varianten. Die Position ist mit einer xSchiene verstellbar.
FAHRWERK, ANTRIEB UND LENKUNG
Der Antrieb erfolgt über zwei mittig angeordnete Räder. Die Lenkung wird durch individuelles
Ansteuern der Elektromotoren am jeweiligen Rad realisiert. Mit Hilfe der Räder wird eine grössere
Positionstreue erwartet als beispielsweise mit Raupenantrieb. Als Stütze werden zwei frei drehbare
Räder verwendet.
FAZIT
Mit diesem Konzept sollte es möglich sein, den Linien auf
dem Spielfeld exakt zu folgen. Der Roboter kann an Ort
und Stelle wenden. Die Positionierung von Greifer und
Schneidevorrichtung kann mit einer kombinierten x-ySchiene genau erreicht werden. (Abb.2)
Y-ACHSE
X-ACHSE
Abb.2:
Positionierung
VERSUCHE
In der Versuchsphase wird die Priorität vor allem auf die Funktionstests der optimalsten
Lösungsvariante gesetzt. Andere sinnvolle Varianten sollten jedoch nicht ausser Acht gelassen
werden. Folgende Punkte sollen in der Studienwoche ausprobiert werden:
Die Kräfte messen, um einen Draht mit verschiedenen Methoden zu durchtrennen.
Verschiedene Formen der Schneidevorrichtung testen.
Fremdkörper auf Elektronik durch Spanbildung eindämmen. (Schutzmassnahmen?)
Benötigten Druck der Stempel auf die Glasscheibe messen.
Positionierung des Stempels auf der Glasplatte definieren.
Orientierungsmöglichkeiten auf dem Spielfeld abschätzen.
Ausführung der Aufnahme des Stempels mit Magneten.
Anfahr- und Bremswege austesten. (Reibung mit der Tischplatte)
Kommunikation mit dem Partnerroboter festlegen.
SYSP16-Team09_Konzeptfindung
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