Introdução ao Elevador em Cascata

Elevadores

Elevadores surgem com frequência na FRC e são usados para movimentar mecanismos em uma trajetória linear compacta. Isso normalmente serve para alcançar posições mais altas na arena com um efetuador final (end effector), estender-se para longe do perímetro dos bumpers ou até mesmo elevar e escalar o robô em elementos de campo (climb). Elevadores são tradicionalmente classificados pelo seu método de passagem de cabos (“rigging”). O cabeamento/rigging é o sistema que permite ao motor transmitir movimento linear a cada estágio. Elevadores na FRC são quase sempre configurados como “Cascade” (em cascata) ou “Continuous” (contínuos).

Elevador em Cascata da equipe 2468

Elevador Contínuo da equipe 4414

Assista aos seguintes vídeos de partidas para ver o robô de 2023 da 2468 com elevador em cascata e o robô de 2023 da 4414 com elevador contínuo em ação.

Utilizando Componentes COTS

Elevadores tradicionais do passado podiam estar fora do alcance de equipes com menor capacidade de usinagem devido à quantidade de peças metálicas usinadas complexas necessárias; no entanto, entendendo seu funcionamento e arquitetura, hoje é perfeitamente viável projetar um elevador de alto nível com prazos e equipamentos mínimos. Este projeto focará no dimensionamento de um elevador com cabeamento em cascata (cascade rigging) em vez de contínuo, devido à ampla disponibilidade de peças COTS no mercado e à menor complexidade de usinagem necessária.

Elevador em Cascata (Cascade Elevator)

Elevadores em cascata são caracterizados pela forma como seus estágios se deslocam: todos os estágios se movem de maneira sincronizada e simultânea, percorrendo a mesma distância em relação ao estágio imediatamente anterior.

Comparativo

Categoria	Cabeamento em Cascata (Cascade)	Cabeamento Contínuo (Continuous)
Número de Estágios	É possível criar elevadores em cascata com mais de 3 estágios, mas o roteamento dos cabos se torna progressivamente mais complexo, especialmente com restrições de largura.	Adicionar estágios extras é mecanicamente mais direto.
Ordem de Subida	Como todos os estágios se movem juntos ao mesmo tempo, o centro de gravidade sobe mais rapidamente na faixa intermediária de extensão.	Os estágios sobem de acordo com o atrito relativo e a carga de cada estágio. Se bem ajustado, os estágios internos sobem primeiro.
Peças COTS	Grande variedade de blocos, polias e kits de cabos comerciais disponíveis no mercado.	Menos opções prontas padronizadas de COTS para rigging contínuo.
Gearbox (para a mesma velocidade e força final)	Pode aproveitar estágios intermediários (que exercem forças maiores que o estágio final) para tarefas de alto esforço, como escalada (veja o robô de 2018 da equipe 2056).	Requer menor relação de redução, mas necessita de uma caixa de câmbio de duas marchas (shifting gearbox) se quiser alternar entre modos de alta velocidade e alta força para escalada.
Passagem Interna (Pass Through)	Pode ser viabilizada reposicionando o trajeto dos cabos para as laterais.	Pode ser viabilizada reposicionando os cabos. A posição dos estágios intermediários pode ser indeterminada durante o curso, dependendo do atrito.