Entwerfen eines V5-Chassis

Das Chassis ist die strukturelle Komponente für den Roboter, die den Antriebsstrang enthält und es dem Roboter ermöglicht, durch die Verwendung von Rädern, Panzerstufen oder einer anderen Methode mobil zu sein. Ein Chassis wird manchmal als Rahmen des Roboters bezeichnet. Das Chassis bietet auch eine Struktur zum Anbringen von Manipulatoren wie Armen, Klauen, Hebebühnen, Pflügen, Fördersystemen, Objektaufnahmen und anderen Konstruktionsmerkmalen, die zum Manipulieren von Objekten verwendet werden.

Bei der Konstruktion eines Roboterchassis sind viele Überlegungen anzustellen.

Zweck

Was ist der Zweck des Roboters? Ist das Roboterdesign für ein Klassenzimmerprojekt oder für einen Wettbewerb? Wenn der Roboter für ein Klassenzimmerprojekt bestimmt ist, kann sein Chassis mit weniger Rücksicht auf wiederholte Interaktionen mit anderen Robotern zusammengebaut werden. Wenn sich das Chassis während eines Wettkampfs verbiegt, verdreht oder auseinanderfällt, kann der Roboter möglicherweise nicht mehr effektiv konkurrieren.

Größe

Gibt es Größenregeln für den Roboter? Viele Wettbewerbe haben Größenregeln, die in den Spielregeln enthalten sind. Diese Regeln könnten eine maximale Höhe, Breite und Länge haben, die der Roboter zu Beginn eines Spiels haben kann, und die Regeln können eine maximale horizontale Ausdehnung und/oder eine maximale Höhenbegrenzung haben. Das Chassis muss so bemessen sein, dass alle Komponenten des Roboters den Größenregeln entsprechen.

Form

Welche Form soll das Chassis haben? Einer der Vorteile des VEX EDR-Systems ist, dass es viele Designs und nahezu unbegrenzte Möglichkeiten für Kreativität ermöglicht. Allerdings gibt es einige Aspekte zu beachten. Die Montage der strukturellen Metallkomponenten ist viel einfacher, wenn 90 oder Verbindungen verwendet werden. Die Chassisform sollte Platz für die anderen Komponenten des Roboters wie Steuerung, Motoren, Räder, Getriebe und Kettenräder bieten. Eine gute Konstruktionspraxis besteht darin, das Chassis mit allen anderen Komponenten vor dem Zusammenbau auszulegen, um sicherzustellen, dass der Abstand funktioniert. Stellen Sie sicher, dass die Chassisform dem Antriebsstrang des Roboters entspricht. Wenn der Roboter in einem Wettbewerb eingesetzt wird, gibt es Formen, die einen Vorteil bieten? Vielleicht ermöglicht eine schmalere Form dem Roboter, das Feld einfacher zu navigieren und/oder leichter in eine Wertungszone zu passen. Vielleicht ermöglicht eine breitere Form dem Roboter, mehr Spielsteine zu schieben oder mehr Platz für ein Einlasssystem bereitzustellen. Vielleicht bietet eine U-Form Platz für ein Förderband und/oder einen Spielfigurenmanipulator. Vielleicht gibt es ein Hindernis, das der Roboter unterfahren muss und es kann nicht so groß sein. Vielleicht muss der Roboter hoch oder außerhalb des Radstands greifen, und es ist von Vorteil, die Chassisform so zu gestalten, dass die maximale Größengrenze erfüllt und eine möglichst große und stabile Aufstandsfläche geschaffen wird.

Unterstützung von Wellen

Es ist wichtig, dass die Konstruktion des Chassis zwei parallele Stützpunkte für alle Wellen umfasst, die in das Chassis eingeführt werden. Wenn nicht für jede Welle zwei Stützen vorgesehen sind, kann die Welle auf dem einzelnen Stützpunkt leicht nach oben und unten schwenken und die Drehung der Welle wird erschwert. Je schwerer die Roboterbaugruppe ist, die die Welle trägt, desto wichtiger ist es, diese beiden Stützpunkte bereitzustellen.

Beispiele für zwei Stützpunkte

1 Stützpunkt (schlecht) 2 Unterstützungspunkte (gut) 2 Unterstützungspunkte (gut)
Datei-i6CxBcNDv0.jpg Datei-A9XSkyEr41.jpg file-RfF71YApCH.jpg

Strukturelle Metallteile

Welche Art von strukturellen Metallteilen wird verwendet, um das Chassis zu montieren? Das VEX EDR-System bietet viele verfügbare Optionen in Stahl und Aluminium. Es sind C-Profile in 5-Loch- und 2-Loch-Breite in Stahl und Aluminium erhältlich. Es sind Aluminium C-Kanäle in 3 Loch Breite erhältlich. Je breiter der C-Kanal ist, desto geringer ist die Wahrscheinlichkeit, dass er sich verbiegt oder verdreht, jedoch wird das Chassis schwerer. Es gibt Winkel in Stahl und Aluminium mit Vierkantlöchern und Stahlwinkel mit Langlöchern. Winkel sind ideal zum Befestigen und Stützen von Türmen. Der Stahlwinkel mit Langlöchern ermöglicht Verbindungen, die nicht 90 odersind. Es gibt Schienen in Stahl und Aluminium. Schienen haben Endverbinder, die einen zusätzlichen Verbindungspunkt bieten. Schienen sind eine der Arten von Strukturmetall, die in den Chassis-Kits enthalten sind.

C-Kanal Winkel Schiene
  file-fwue0Z7mOM.png file-269s9Hmaio.png file-bRojORSU6v.png

Was Sie bei der Auswahl eines Metallbaumaterials beachten sollten. VEX bietet Metallstrukturteile in zwei Materialoptionen an: Stahl und Aluminium. Es gibt Vor- und Nachteile, ein bestimmtes Material zu verwenden, basierend auf den Materialeigenschaften und den verfügbaren Teilen. Beide Materialoptionen können geschnitten, gebohrt, gefeilt und umgeformt werden, um kundenspezifische Designs zu ermöglichen.

Das Stahlkonstruktionsmetall war das ursprüngliche Material, das zur Verfügung stand, als das VEX EDR-System eingeführt wurde. Bei der Entscheidung, ob ein Stahlkonstruktionsteil verwendet werden soll, sind folgende Dinge bei der Entscheidung zu berücksichtigen:

  • Stahlmetallteile sind weniger teuer als Aluminium und dies kann bei Klassenzimmerprojekten eine Überlegung sein.
  • Metallteile aus Stahl verbiegen oder verdrehen sich nicht so leicht wie die gleichen Metallteile aus Aluminium.
  • Metallteile aus Stahl sind im Boaster Kit und im Metal Hardware Kit erhältlich.
  • Stahlmetall ist in 4 unterschiedlich großen Chassis-Kits erhältlich, die für eine Reihe verschiedener Designs gemischt und angepasst werden können.
  • Stahlmetall ist auch in einer Reihe von Einzeltypen/Längen-Metallkomponentenpaketen erhältlich.

Das Aluminium-Strukturmetall wurde später in die VEX EDR-Produktlinie eingeführt, aber seine Eigenschaften machen es weit verbreitet für Designs bei Roboterwettbewerben. Bei der Entscheidung, ob ein Aluminium-Strukturteil verwendet werden soll, sind folgende Dinge bei der Entscheidung zu berücksichtigen:

  • Aluminiummetallteile sind leichter und dies bietet einen Wettbewerbsvorteil, denn je leichter die Struktur, desto einfacher ist es für Motoren und pneumatische Systeme, sie zu bewegen.
  • Aluminiumteile sind etwas dicker als die Stahlteile und in bestimmten Ausrichtungen ist es schwieriger, die Löcher zwischen 2 oder mehr Teilen auszurichten.
  • Aluminiumteile sind weicher als die Stahlteile, wodurch sich Schrauben und Antriebswellen in die Seiten der quadratischen Löcher eingraben können, wenn sie einer großen Belastung ausgesetzt sind, und dies kann zu einer lockeren Verbindung führen. Diese Weichheit ermöglicht jedoch, dass Aluminium leichter geschnitten, gebohrt, gefeilt und umgeformt werden kann als Stahl.
  • Aluminium-Metallteile sind im Aluminium-Struktur-Kit und im langen Aluminium-Struktur-Kit erhältlich.
  • Aluminium ist in einem Aluminium-Chassis-Kit 25x25 erhältlich.
  • Aluminiummetall ist auch in einer Reihe von Einzeltypen/Längen-Metallkomponentenpackungen erhältlich.

Alle diese Metallteile können gemischt und kombiniert werden, um ein sehr effektives Roboterchassis zusammenzustellen. Die Entscheidung, welche Metallsorte verwendet werden soll, muss nicht ganz oder gar nicht sein. Zum Beispiel könnten Aluminiumwinkel und -schienen für den Antriebsstrangteil des Chassis verwendet werden, um es leicht zu halten, und C-Kanal aus Stahl könnte für den Turmteil des Chassis verwendet werden, um Stärke zu bieten, um einen großen Arm oder eine Hebebühne zu stützen System.

Es muss darauf hingewiesen werden, dass Metallplatten und Metallstangen (die auch in Stahl und Aluminium erhältlich sind) in dieser Diskussion über strukturelle Metallteile ausgelassen wurden. Dies liegt daran, dass Platten und Stäbe kein Material haben, das sich in allen 3 (X,Y,&Z) Raumachsen erstreckt und daher nicht die strukturelle Festigkeit aufweist, die als Hauptbestandteil eines Chassis. Diese Metallteile können jedoch einige sehr wichtige Funktionen in einem Chassis erfüllen, wie zum Beispiel:

  • Platten und Stangen können verwendet werden, um die anderen Strukturkomponenten zu stützen und zu verbinden, um ein Chassis zu versteifen.
  • Stahlplatten oder Stahlstangen können bündig an einem Stück Aluminiumstrukturmetall angebracht werden, um die quadratischen Löcher zu verstärken, wenn eine Welle oder Schraube durch das Loch gesteckt wird und die Welle/Schraube einer großen Belastung ausgesetzt ist.
  • Platten und Stangen können eine ebene Oberfläche auf einem Chassis bieten, um Komponenten wie das V5 Robot Brain, das V5 Robot Radio und die V5 Robot Battery zu montieren.
Teller Bar
file-KdJfkanpdA.png file-vlUtekZTFO.png

Befestigungselemente

Wie werden Befestigungselemente verwendet, um das Chassis zu montieren? Befestigungselemente sind Teile, die die Metallteile und andere Strukturen miteinander verbinden. Es stehen zahlreiche Befestigungselemente zur Verfügung, um ein Chassis zu montieren.Sofern das Chassis keine schwenkbare Konstruktion aufweist, muss jede Verbindung zwei oder mehr Verbindungspunkte aufweisen. Als allgemeine Regel gilt: Je mehr Belastung eine Verbindung hat, desto mehr Befestigungselemente sollten verwendet werden, dies bedeutet jedoch mehr Gewicht für die Konstruktion. Wenn beispielsweise zwei 5-Loch-C-Kanäle verbunden werden, wäre es übertrieben, eine Schraube durch alle 25 sich kreuzenden Löcher zu setzen. Ein Klassenzimmer-Chassis ist möglicherweise nicht so stark belastet wie ein Wettbewerbs-Chassis. Das Klassenzimmer-Chassis kann Befestigungselemente verwenden, die schneller zu montieren sind, wie die Lagerbefestigungsnieten, #8-32 Sechskantmuttern, Mutternstangen und Rändelschrauben. Ein Wettkampfchassis muss mit Schrauben und Muttern zusammengebaut werden. 1-Pfosten-Mutternhalter und/oder 4-Pfosten-Mutternhalter können ebenfalls verwendet werden. Abstandshalter sind auch sehr effektiv für die Montage eines Chassis. Ein Abstandshalter wird verwendet, um zwei Teile voneinander zu trennen und gleichzeitig eine starre Verbindung herzustellen. Die #8-32 Abstandshalter sind in verschiedenen Längen zwischen ¼" und 6" erhältlich. Zusätzlich zu diesen Befestigungselementen hat der VEX Robotics Competition eine Spielregel über "Nicht-VEX-Schrauben", die jede handelsübliche #4, #6, #8, M3, M3.5 oder M4 Schraube bis zu 2" (50.8 .) erlaubt mm) lang (nominal) und alle handelsüblichen Muttern, Unterlegscheiben und/oder Distanzstücke (bis zu 50,8 mm lang) für diese Schrauben. Fahrgestellverbindungen können auch mit Knotenblechen, Platten und/oder Stäben verstärkt werden.

Bedeutung

Das Chassis des Roboters dient als sein Skelett, daher ist es wichtig, ein gut konstruiertes und gut zusammengebautes Chassis zu haben. Der Erfolg oder Misserfolg des Roboters kann vom Chassis abhängen.

Sicherheitsrisiko:
file-csL2P8R5eL.png

Scharfe Kanten

Feilen oder schleifen Sie alle Kanten des geschnittenen Materials, um scharfe Kanten zu entfernen.

Sicherheitsrisiko:
file-BWEs33ErI1.png

Extreme Temperatur

Seien Sie vorsichtig bei gerade geschnittenem Material.

Strukturmetall und Hardware können unter https://www.vexrobotics.com/vexedr/products/structureerworben werden.

For more information, help, and tips, check out the many resources at VEX Professional Development Plus