V5-rungon suunnittelu

Alusta on robotin rakenneosa, joka sisältää voimansiirron ja mahdollistaa robotin liikkumisen pyörien, säiliön kulutuspintojen tai muun menetelmän avulla. Alustaa kutsutaan joskus robotin rungoksi. Alusta sisältää myös rakenteen manipuloijien, kuten käsivarsien, kynsien, hissien, aurojen, kuljetinjärjestelmien, esineiden sisäänottoaukkojen ja muiden esineiden käsittelyyn käytettyjen suunnitteluominaisuuksien kiinnittämiseen.

Robotin alustaa suunniteltaessa on otettava huomioon monia näkökohtia.

Tarkoitus

Mikä on robotin tarkoitus? Onko robottisuunnittelu luokkahuoneprojektia vai kilpailua varten? Jos robotti on tarkoitettu luokkahuoneprojektiin, sen runko voidaan koota siten, että se ei ole niin huolissaan toistuvista vuorovaikutuksista muiden robottien kanssa. Kilpailun aikana, jos alusta taipuu, vääntyy tai hajoaa, robotti ei ehkä enää pysty kilpailemaan tehokkaasti. 

Koko

Onko robotille olemassa mitoitussääntöjä? Monissa kilpailuissa on pelin sääntöihin sisältyvät kokosäännöt. Näillä säännöillä voi olla enimmäiskorkeus, -leveys ja -pituus, joka robotilla voi olla ottelun alussa, ja säännöillä voi olla suurin vaakasuuntainen laajennus ja/tai korkeusrajoitus. Alustan tulee olla mitoitettu siten, että kaikki robotin osat mahtuvat mitoitussääntöjen mukaan.

Muoto

Minkä muotoinen runko tulee olemaan? Yksi VEX EDR -järjestelmän eduista on se, että se mahdollistaa monia malleja ja lähes loputtoman mahdollisuuden luovuuteen. Joitakin näkökohtia on kuitenkin otettava huomioon. Metallirakenneosat kootaan paljon helpommin, kun käytetään 90 ^o liitoksia. Alustan muodon tulee jättää tilaa robotin muille osille, kuten ohjausjärjestelmälle, moottoreille, pyörille, vaihteistoille ja ketjupyörille. Hyvä suunnittelukäytäntö on asettaa runko kaikkiin muihin komponentteihin ennen kokoonpanoa varmistaaksesi, että välit toimivat. Varmista, että alustan muoto vastaa robotin voimansiirtorakennetta. Jos robottia käytetään kilpailussa, onko olemassa muotoja, jotka tarjoavat etua? Ehkä kapeamman muodon ansiosta robotti voi navigoida kentällä helpommin ja/tai mahtua helpommin pisteytysalueelle. Ehkä leveämpi muoto antaa robotille mahdollisuuden työntää enemmän pelinappuloita tai tarjota enemmän tilaa imujärjestelmälle. Ehkä U-muoto antaa tilaa kuljettimelle ja/tai pelinappulan manipulaattorille. Ehkä robotin täytyy mennä esteen alle, eikä se voi olla yhtä korkea. Ehkä robotin on päästävä korkealle tai akselivälin ulkopuolelle ja on edullista rakentaa alustan muoto täyttämään enimmäiskokoraja ja luomaan mahdollisimman suuri ja vakaa jalanjälki.

Akseleiden tuki

On tärkeää, että alustan suunnittelussa on kaksi yhdensuuntaista tukipistettä kaikille runkoon asennetuille akseleille. Jos jokaiselle akselille ei ole asennettu kahta tukea, akselin annetaan kääntyä hieman ylös ja alas yhdessä tukipisteessä ja se vaikeuttaa akselin pyörimistä. Mitä raskaampaa robottikokoonpanoa akseli tukee, sitä tärkeämpää on tarjota nämä kaksi tukipistettä.

Esimerkkejä kahdesta tukipisteestä

Rakenteelliset metalliosat

Millaisia ​​metallirakenteisia kappaleita rungon kokoamiseen käytetään? VEX EDR -järjestelmässä on monia vaihtoehtoja teräksestä ja alumiinista. C-kanavia on saatavana 5-reikäisinä ja 2-reikäisinä sekä teräksestä että alumiinista. Saatavilla on alumiinisia C-kanavia 3 reiän leveydellä. Mitä leveämpi C-kanava, sitä vähemmän todennäköistä on, että se taipuisi tai vääntyy, mutta runko on kuitenkin raskaampi. Kulmia on saatavana sekä teräksestä että alumiinista, joissa on neliömäiset reiät, ja on teräskulmia, joissa on uritetut reiät. Kulmat sopivat ihanteellisesti tornien kiinnittämiseen ja tukemiseen. Teräskulma, jossa on uritetut reiät, mahdollistaa liitännät, jotka eivät ole 90 ^o. Kiskoja on saatavana sekä teräksestä että alumiinista. Kisoissa on päätyliittimet, jotka tarjoavat lisäliitoskohdan. Kiskot ovat yksi alustasarjoihin sisältyvistä rakennemetallityypeistä.

Asioita, jotka on otettava huomioon valittaessa metallirakennemateriaalia.VEX tarjoaa metallirakenneosia kahdessa eri materiaalivaihtoehdossa: teräs ja alumiini. Tietyn materiaalin käytöllä on etuja ja haittoja materiaalin ominaisuuksien ja saatavilla olevien kappaleiden perusteella. Molempia materiaalivaihtoehtoja voidaan leikata, porata, viilata ja muotoilla uudelleen mukautettuja malleja varten.

Teräsrakennemetalli oli alkuperäinen materiaali, joka oli saatavilla VEX EDR -järjestelmän käyttöönoton yhteydessä. Kun yrität päättää, käytetäänkö teräsrakenneosaa, tässä on muutamia asioita, jotka tulee ottaa huomioon päätöksessä:

• Teräsmetallikappaleet ovat halvempia kuin alumiini, ja tämä voidaan ottaa huomioon luokkahuoneprojekteissa. 
• Teräsmetallipalat eivät taipu tai väänny yhtä helposti kuin samat alumiinista valmistetut metallikappaleet. 
• Teräsmetalliosat ovat saatavilla Boaster Kitissä ja Metal Hardware Kitissä. 
• Teräsmetallia on saatavana 4 erikokoisena alustasarjana, joita voidaan sekoittaa ja sovittaa useisiin eri malleihin. 
• Teräsmetallia on saatavana myös useissa yhden tyypin/pituuden metallikomponenttipakkauksissa. 

Alla olevassa kuvassa näkyy VEX V5:ssä käytetty rakennemetallin 3D-malli. 

 

Alumiininen rakennemetalli esiteltiin myöhemmin VEX EDR -tuotesarjassa, mutta sen ominaisuuksien ansiosta sitä käytetään laajasti robottikilpailujen suunnittelussa. Kun yrität päättää käyttääkö alumiinirakenneosaa, tässä on muutamia asioita, jotka tulee ottaa huomioon päätöksessä:

• Alumiinimetallikappaleet ovat kevyempiä ja tämä tarjoaa kilpailuetua, koska mitä kevyempi rakenne, sitä helpompi moottoreiden ja pneumaattisten järjestelmien on siirtää sitä. 
• Alumiinikappaleet ovat hieman paksumpia kuin teräskappaleet, ja tietyissä asennoissa on vaikeampaa kohdistaa reikiä kahden tai useamman kappaleen välillä. 
• Alumiinikappaleet ovat pehmeämpiä kuin teräskappaleet, jolloin ruuvit ja vetoakselit voivat kaivettua neliömäisten reikien sivuille, kun niihin kohdistuu suuri rasitus, mikä voi luoda löysän liitoksen. Tämän pehmeyden ansiosta alumiinia voidaan kuitenkin leikata, porata, viilata ja muotoilla uudelleen helpommin kuin terästä. 
• Alumiinimetallikappaleita on saatavana alumiinirakennesarjassa ja pitkässä alumiinirakennesarjassa. 
• Alumiinia on saatavana alumiinirunkosarjana 25x25. 
• Alumiinimetallia on saatavana myös useissa yhden tyypin/pituuden metallikomponenttipakkauksissa. 

Liitäntäpisteet

Liitäntäpisteet ovat tärkeitä VEX V5 -robotin rakentamisessa ja mukauttamisessa. Nämä kohdat mahdollistavat erilaisten komponenttien, kuten moottoreiden, antureiden ja rakenneosien, turvallisen kiinnityksen. Metallilevyissä, palkkeissa ja tankoissa olevat neliömäiset reiät mahdollistavat kiinnittimien helpon sisäänpääsyn. Palkkien kolmion muotoisten syvennysten avulla voit helposti laskea reikiä, joita tarvitset eri komponenttien kiinnittämiseen. Syvennys merkitsee joka neliömäistä reikää liitoskohtien helpottamiseksi. 

Kaikki metalliosat voidaan sekoittaa ja sovittaa yhteen erittäin tehokkaan robotin alustan muodostamiseksi. Päätöksen siitä, minkä tyyppistä metallia käytetään, ei tarvitse olla kaikki tai ei mitään. Esimerkiksi alustan voimansiirto-osaan voidaan käyttää alumiinikulmaa ja kiskoja, jotta se pysyy kevyenä, ja teräksistä C-kanavaa voidaan käyttää rungon torniosassa, jotta saadaan voimaa tukea suuren varren tai nostimen järjestelmä. 

On huomattava, että metallilevyt ja metallitangot (jotka ovat myös saatavilla sekä teräksenä että alumiinina) jätettiin tämän rakennemetallikappaleiden keskustelun ulkopuolelle. Tämä johtuu siitä, että levyissä ja tankoissa ei ole materiaalia, joka ulottuu kaikilla 3 (X,Y,&Z) tila-akselilla, ja siksi niillä ei ole rakenteellista lujuutta käytettäväksi alustan pääkomponenttina. Nämä metalliosat voivat kuitenkin palvella joitakin erittäin tärkeitä toimintoja alustassa, kuten: 

• Levyjä ja tankoja voidaan käyttää tukemaan ja yhdistämään muita rakenneosia alustan jäykistämiseksi. 
• Teräslevyt tai teräspalkit voidaan asentaa tasolle alumiinirakennemetallin kanssa sen neliömäisten reikien vahvistamiseksi, kun akseli tai ruuvi työnnetään reiän läpi ja akseliin/ruuviin kohdistuu suuri jännitys. 
• Levyt ja tangot voivat muodostaa tasaisen pinnan runkoon komponenttien, kuten V5 Robot Brainin, V5 Robot Radion ja V5 Robot Batteryn, asentamiseen.

Kiinnikkeet

Kuinka kiinnikkeitä käytetään rungon kokoamiseen? Kiinnikkeet ovat osia, jotka yhdistävät metalliosat ja muut rakenteet yhteen. Alustan kokoamiseen on saatavana lukuisia kiinnikkeitä. Ellei alustassa ole rakennetta, joka on suunniteltu kääntymään, kussakin risteyksessä on oltava kaksi tai useampia liitoskohtia. Yleissääntönä on, että mitä enemmän jännitystä risteyksessä on, sitä enemmän kiinnikkeitä tulisi käyttää, mutta tämä merkitsee enemmän painoa suunnittelulle. Jos esimerkiksi kaksi 5-reikäistä C-kanavaa yhdistetään, ruuvin asettaminen kaikkien 25 risteävän reiän läpi olisi liiallista. Luokkahuoneen rungossa ei välttämättä ole niin paljon rasitusta kuin kilpailevassa alustassa. Luokkahuoneen rungossa voidaan käyttää kiinnikkeitä, jotka on nopeampi koota, kuten laakerin kiinnitysniitit, #8-32 kuusiomutterit, mutteritangot ja peukaloruuvit. Kilpailualusta on koottava ruuveilla ja muttereilla. Voidaan käyttää myös 1-napaisia ​​mutterinpidikkeitä ja/tai 4-napaisia ​​mutterinpidikkeitä. Erotut ovat myös erittäin tehokkaita alustan kokoamisessa. Erottelua käytetään erottamaan kaksi osaa toisistaan ​​samalla kun luodaan jäykkä liitos. #8-32 Standoffeja on eri pituuksina ¼" - 6". Näiden kiinnittimien lisäksi VEX Robotics Competitionissa on pelisääntö "ei-VEX-ruuveista", joka sallii kaikki kaupallisesti saatavilla olevat #4, #6, #8, M3, M3.5 tai M4 ruuvit 2 tuumaan asti (50.8). mm) pitkä (nimellinen) ja mikä tahansa kaupallisesti saatavilla oleva mutteri, aluslevy ja/tai välikappale (jopa 2” / 50,8 mm pitkä) näihin ruuveihin sopivaksi. Alustan liitokset voidaan myös vahvistaa kierteillä, levyillä ja/tai tankoilla.

Merkitys

Robotin runko toimii sen rungona, joten on tärkeää, että se on hyvin suunniteltu ja hyvin koottu. Robotin onnistuminen tai epäonnistuminen voi riippua alustasta. 

Rakennemetallia ja laitteistoja voi ostaa osoitteesta https://www.vexrobotics.com/vexedr/products/structure.