FRC 2025 Coral/Algae Robot Assembly

一、 底盤系統與整體空間配置 這台機器人的底盤採用正方形的 SDS Mk4i Swerve Drive 全向輪驅動系統，車架外框的整體長度與寬度皆精準設定為 28.00 英吋。這樣設計的目的是為了在車體周邊保留 2.25 英吋的緩衝區，確保加上保險桿（Bumper）後能完全符合大會 32.50 英吋的框架限制。車架本體使用高強度、厚度為 0.125 英吋的 2x1 吋 6061-T6 矩形鋁管進行四角焊接或節點板固定。 為了降低整體重心並防止被場上防禦車翻倒，我們將所有電控元件（包含 RoboRIO 2、PDH 電源分配板與馬達控制器）倒置安裝在底盤下方，底板採用厚度為 0.090 英吋的 5052 輕量化挖肉鋁板。全車的離地間隙設定為 1.75 英吋，這能確保機器人可以流暢地越過場地中央的突起物。四個角位的驅動模組各配置一個 4 英吋直徑、1.5 英吋寬的 TPU 驅動輪，傳動部分則由 Kraken X60 馬達以 6.75:1 的齒輪比驅動，提供極佳的平移對準速度與對推扭力。防撞板支架的高度則嚴格固定在離地 4.50 英吋至 7.50 英吋之間，符合 2025 年的 Bumper 安全規範。 二、 三級連續式垂直升降梯機構 升降梯是這台車的核心高塔結構，負責將取料爪載運至各個得分層級。在未伸展的初始狀態下，升降梯的總高度自底盤頂部算起為 36.00 英吋（全車總高離地 42.50 英吋），完美符合機器人的出發高度限制。 結構由外到內分為三級： 1. 第一級固定軌固定於底盤，使用 2" x 1" x 0.125" 的鋁管，長度為 36.00 英吋，兩條導軌的中心距設定為 18.50 英吋，作為整座塔的剛性地基。 2. 第二級中軌採用 2" x 1" x 0.0625" 的薄壁鋁管以減輕高處重量，長度為 34.00 英吋。 3. 第三級內滑塊軌則使用 1.5" x 1.5" x 0.0625" 的正方形薄壁鋁管，長度為 32.00 英吋。 各級導軌之間安裝了 WCP 22mm 滾針軸承組，並刻意保留了 0.030 英吋（0.76 毫米）的側向間隙以防金屬因碰撞變形而卡死。整座升降梯透過兩台 Kraken X60 馬達，經由 REV MAX90 齒輪箱進行 12:1 的總減速比，帶動兩條 #25 高強度滾子鏈條與 1/8 英吋的 Dyneema 迪尼瑪高強度繩索進行連續式布局（Continuous Rigging）驅動。這套傳動系統能提供高達 64.00 英吋的垂直總行程，當升降梯完全伸展時，手腕基座最高可達離地 76.50 英吋，讓機器人可以毫無壓力地超越最高難度的 L4 Reef 珊瑚礁得分節點。 三、 雙功能進氣手腕機構 安裝在升降梯第三級內滑塊上的是一個複合式的進氣手腕。這個機構的旋轉中心軸位於滑塊底部往上 6.00 英吋處，採用一根 1/2 英吋的鋼製六角軸作為旋轉軸心。手腕的旋轉範圍設定在 -30° 至 +105° 之間（以水平向前為 0°），由一台 NEO 550 馬達搭配 UltraPlanetary 齒輪箱（60:1 減速），再經由 24齒對60齒的齒輪進行二級減速來精準控制傾斜角度，負責切換 Coral 與 Algae 的操作姿態。 • 手腕上方的 Coral（珊瑚環）抓取模組： 其進氣口內側有效寬度設計為 13.50 英吋，相較於直徑 12.00 英吋的 2025 珊瑚環，兩側共留有 1.50 英吋的容錯裕度。主動抓取部件為兩支安裝在 1/2 英吋六角軸上、直徑 2.00 英吋的 50A 聚氨酯柔性輪，每支輪子長度為 4.50 英吋。兩輪中央配置了一片厚度 0.25 英吋的三角形聚碳酸酯導向內撐板，前端尖角的圓角半徑為 R0.50 英吋，當車子駛向珊瑚環時，這片板子會直接插進環心將其穩穩撐起，再由外側柔性輪主動吸入。動力由一台 NEO 550 馬達經由 4:1 減速，並透過 9mm 寬的 HTD 5M 同步皮帶進行傳動。出料得分時，馬達反轉並配合氣動彈射（Pop-out）斜面，即可精準將 Coral 掛入 L4 鉤子。 • 手腕下方的 Algae（大球）抓取模組： 其進氣口的有效寬度為 17.50 英吋，針對直徑 16.00 英吋的藻類大球，兩側各留有 0.75 英吋的空間。上下兩組滾輪的中心距設定為 11.00 英吋，這意味著當接觸到 16 英吋的大球時，機構幾何會創造出 5.00 英吋的正向過盈擠壓量，確保強大的摩擦力。滾輪本體使用直徑 1.625 英吋的薄壁鋁管，表面包覆 0.125 英吋厚的高抓地力凸點橡膠皮帶。此機構由一台獨立的 Kraken X60 馬達以 5:1 的齒比驅動，能產生極大的轉矩，強行將 Algae 從 Reef 結構中「車」下來並重力釋放得分。 四、 後置速鎖攀爬器機構與終場策略 攀爬器模組固定在升降梯第一級固定導軌的背面，其固定基座的中心離地高度為 32.00 英吋。攀爬鉤爪本體採用 1/4 英吋厚、經由雷射切割的 7075 鋁合金板打造，採雙層板片夾合結構。鉤口寬度設定為 2.50 英吋，專門用來咬住場上的鐵籠圓桿。為了防止懸掛後滑脫，鉤爪內角設計為 75° 的銳角防滑幾何，並貼有 60A 橡膠防滑墊。 整個機構由兩組缸徑為 2.00 英吋（50mm）、行程為 8.00 英吋的重型雙動氣缸驅動。在平常比賽時，氣缸未作動，鉤爪會完全隱藏在 28"x28" 的車體框架線內以防撞擊防禦車；當 Endgame 終場哨音響起，車子開向 Barge 鐵籠時，升降梯下壓，氣缸瞬間頂出，鉤爪會向後上方擺出 9.50 英吋高過底盤頂部並緊緊咬住 Deep Cage 鐵桿。氣缸隨後縮回鎖死，即便在比賽結束、場地斷電的情況下，該機構也能靠機械幾何結構自我鎖緊，確保機器人不下滑、穩拿攀爬分數。 五、 視覺相機與感知元件定位 為了實現自動導航與一鍵得分，我們在第一級固定外軌的最頂端中央安裝了一顆 Limelight 3G 智慧相機，離地高度為 42.50 英吋。相機的下傾角固定為 22.5°，這套幾何角度經過精密計算，能確保機器人在距離 Reef 12 英吋到 48 英吋的黃金得分進攻範圍內，視野（FOV）能同時捕捉到左、右兩側的 AprilTag 標籤，達成完美的閉迴路自動平移對準。 此外，在 Coral 進氣內撐板的幾何中心（離前端尖點 4.00 英吋處），嵌入了一顆 ToF (Time-of-Flight) 飛行時間距離感測器。當感測器偵測到物體距離小於 2.50 英吋時，程式會判定 Coral 已完全吃入，並立刻自動觸發狀態機（State Machine）切換至「保持模式（Hold Mode）」，將馬達轉速降至 10% 進行微幅卡緊，同時點亮車載 LED 燈提示駕駛員可以後退前往 Reef 進行得分。

Parameters

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