The Great Ball Contraption "Veramente semplice o diabolicamente complesso, quanto il tuo tempo ti consente!"

13 aprile 2005

(Orginal version of this page by Steve Hassenplug)

L'idea

Sviluppare una progetto Mindstorms/Technic (non competitivo) a cui possano partecipare persone con qualsiasi grado di esperienza costruttiva. Ogni persona può costruire uno o più moduli.

L'obiettivo è passare una palla da calcio LEGO da un modulo al successivo. Tutti i moduli vengono collegati tra loro per ottenere un aggeggio gigante, un marchingegno che passa palline come una catena umana passa i secchi per spegnere un incendio.

Interfaccia standard Tipo 1

L'interfaccia Tipo 1 permette solamente il passaggio di palline. In futuro potranno essere implementati altri tipi di interfacce per il passaggio di contenitori di palline.

Interfaccia standard Tipo 1b

E' un sottoinsieme del Tipo 1b in cui i moduli sono costruiti rigorosamente su una o più basi di 32x32 bottoni affiancate linearmente una all'altra. Questo tipo di interfaccia è concepito per l'inserimento in diorami ferroviari.

Per questo Tipo 1b si raccomanda una velocità anche superiore ad 1 pallina al secondo. Dato che presumibilmente la catena di moduli non sarà tanto lunga questo dovrebbe contribuire a rendere il GBC comunque interessante.

Suggerimenti costruttivi

• Questa semplice interfaccia dovrebbe offrire grande flessibilità. La distanza dell'input/output dal fondo del modulo non deve essere superiore a 32 bottoni. Dato che quando il Great Ball Contraption viene assemblato potrebbe trovarsi a ridosso di una parete, questo vincolo consente un allineamento uniforme.
• Lo sviluppo in avanti sul lato frontale non è limitato, ma si raccomanda che la larghezza del modulo sia maggiore della profondità (questo rende più "visibili" i meccanismi).
• Il tasso di una pallina al secondo può sembrare alto, ma questa velocità minima serve a garantire che non ci siano moduli troppo lenti in cui si accumulano palline. Il tasso effettivo di alcuni moduli potrebbe essere anche vicino a 2/3 palline al secondo.
• Attualmente non c'è uno standard predefinito per il collegamento fisico dei moduli. Alcuni moduli (ma non necessariamente tutti) saranno costruiti su qualche tipo di base, e si presume che queste basi possano essere collegate assieme.
• I cingoli del kit Mindstorms sembrano perfetti come cinghie per trasportare le palline verso l'alto, ma non funzionano.
• Molti moduli controllati da RCX attenderanno che una certa sezione si riempia prima di scaricarla in una sezione successiva. E' una buona idea mettere la fase di attesa alla fine della sequenza nel programma. In questo modo se il modulo è spento mentre il precedente è in funzione, quando viene attivato per prima cosa si vuota senza rischiare che le palline debordino prima che sia trascorsa l'attesa di riempimento.

Che velocità è una pallina al secondo?

Se volete costruire un GBC che usa un singolo motore a velocità costante, come dev'essere configurato il meccanismo per erogare una pallina al secondo? Un motore del kit Mindstorms gira mediamente a circa 360 RPM, che significa 6 giri al secondo.
La velocità di erogazione di un meccanismo connesso ad un motore tramite un unico stadio di riduzione si ottiene dalla seguente formula:

1) Ve = Vm * Pe * Im / Ie

Ve = Velocità di erogazione (palline al secondo)
Vm = Velocità del motore (rotazioni al secondo)
Pe = Palline erogate dal meccanismo ad ogni giro.
Im = N° di denti dell'ingranaggio montato sul motore (pignone)
Ie = N° di denti dell'ingranaggio montato sul meccanismo di erogazione

Dalla (1) possiamo ricavare varie altre formule. Le seguenti in particolare possono risultare utili:

2) Ie = Vm * Pe * Im / Ve

(Ci permette di rispondere alla domanda: "che ingranaggio devo montare sul meccanismo?")

3) Pe = (Ve * Ie) / (Vm * Im)

(Ci permette di rispondere alla domanda: "quante palline deve erogare il meccanismo a ogni giro?")

Esempi di calcolo:

• Sul motore monto un pignone da 8 denti che agisce su un meccanismo con ingranaggio da 24. Ad ogni giro il meccanismo rilascia 1 pallina. Quante palline al secondo escono?
  
  Applichiamo la (1) come segue:
  
Vm = 6, Pe = 1, Im = 8, Ie = 24

Ve = Vm * Pe * Im / Ie = 6 x 1 x 8 / 24 = 2

Il nostro meccanismo rilascia 2 palline al secondo, ed è quindi più che idoneo.
  
  
• Sul motore monto un pignone da 8 denti. Voglio azionare un meccanismo che ad ogni giro rilascia 1 pallina. Che ingranaggio devo montare sul meccanismo?
  
  Applichiamo la (2) come segue:
  
Vm = 6, Pe = 1, Im = 8, Ve = 1

Ie = Vm * Pe * Im / Ve = 6 * 1 * 8 / 1 = 48

Dovrei montare un ingranaggio da 48 denti. Dato che attualmente non esiste tale ingranaggio nell'assortimento Lego, devo montarne uno con un numero inferiore di denti, cioè uno da 40 (la velocità di erogazione sarà leggermente maggiore).
  
  
• Collego il motore ad una vite senza fine (si conta come un ingranaggio da 1 dente) che agisce su un meccanismo con ingranaggio da 24. Quante palline deve rilasciare il megganismo ad ogni giro?
  
  Applichiamo la (3) come segue:
  
Vm = 6, Im = 1, Ve = 1, Ie = 24

Pe = (Ve * Ie) / (Vm * Im) = (1 * 24) / (6 * 1) = 4

Il nostro meccanismo deve erogare almeno 4 palline al secondo.
  
  

Dove prendo le palline?

Se siete interessati a partecipare a questo progetto collettivo, ma non sapete dove prendere le palline necessarie per collaudare il vostro meccanismo, contattate ItLUG che ve ne fornirà venti.

Esempi

Vista d'assieme

Galleria di foto di vari GBC

Video di alta qualità dell'intero meccanismo (5mb, suono confuso)

Video di alta qualità di una pallina lungo l'intero percorso (15 mb)

Il treno ad anello (13mb)

Bryan lancia palline dappertutto (6mb)

Breve panoramica del GBC 2.0 (2mb)

Filmato completo del GBC 2.0 (36mb)

I moduli GBC di David Koudys

I moduli GBC di Philo

Altro

Vi servono idee? Ecco una lista di possibilità, compilata da Brian Davis.

Brian Alano ha raccolto altro materiale qui.