Conception d'un châssis V5

Le châssis est le composant structurel du robot qui contient la transmission et permet au robot d'être mobile en utilisant des roues, des bandes de roulement de réservoir ou une autre méthode. Un châssis est parfois appelé le châssis du robot. Le châssis fournit également une structure pour fixer des manipulateurs tels que des bras, des griffes, des élévateurs, des charrues, des systèmes de convoyeurs, des prises d'objets et d'autres caractéristiques de conception utilisées pour manipuler des objets.

De nombreuses considérations doivent être prises en compte lors de la conception d’un châssis de robot.

But

Quel est le but du robot ? Le robot est-il conçu pour un projet de classe ou pour un concours ? Si le robot est destiné à un projet en classe, son châssis peut être assemblé sans se soucier des interactions répétées avec d'autres robots. Lors d'une compétition, si le châssis se plie, se tord ou s'effondre, le robot risque de ne plus être en mesure de concourir efficacement. 

Taille

Y a-t-il des règles de dimensionnement pour le robot ? De nombreuses compétitions ont des règles de dimensionnement incluses dans les règles du jeu. Ces règles peuvent avoir une hauteur, une largeur et une longueur maximales que le robot peut avoir au début d'un match et les règles peuvent avoir une expansion horizontale maximale et/ou une limite de hauteur maximale. Le châssis doit être dimensionné de manière à ce que tous les composants du robot correspondent aux règles de dimensionnement.

Forme

Quelle sera la forme du châssis ? L'un des avantages du système VEX EDR est qu'il permet de nombreuses conceptions et une opportunité de créativité presque infinie. Il y a cependant certains aspects à considérer. Les composants métalliques structurels s'assemblent beaucoup plus facilement lorsque des connexions 90 o sont utilisées. La forme du châssis doit laisser de l'espace pour les autres composants du robot tels que le système de contrôle, les moteurs, les roues, les engrenages et les pignons. Une bonne pratique de conception consiste à disposer le châssis avec tous les autres composants avant l'assemblage pour garantir que l'espacement fonctionnera. Assurez-vous que la forme du châssis s'adaptera à la conception de la transmission du robot. Si le robot est utilisé dans une compétition, y a-t-il des formes qui apporteront un avantage ? Peut-être qu’une forme plus étroite permettra au robot de naviguer plus facilement sur le terrain et/ou de s’insérer plus facilement dans une zone de score. Peut-être qu'une forme plus large permettra au robot de pousser plus de pièces de jeu ou d'offrir plus d'espace pour un système d'admission. Peut-être qu'une forme en U laissera de la place pour un convoyeur et/ou un manipulateur de pièces de jeu. Il y a peut-être un obstacle sous lequel le robot doit passer et il ne peut pas être aussi grand. Peut-être que le robot devra atteindre une hauteur élevée ou en dehors de l'empattement et il sera avantageux de construire la forme du châssis pour remplir la limite de taille maximale et créer une empreinte aussi grande et stable que possible.

Support des arbres

Il est important que la conception du châssis intègre deux points de support parallèles pour tous les arbres qui seront insérés dans le châssis. Si deux supports ne sont pas fournis pour chaque arbre, l'arbre pourra pivoter légèrement de haut en bas sur le point d'appui unique, ce qui rendra la rotation de l'arbre plus difficile. Plus l’ensemble robot supporté par l’arbre est lourd, plus il est important de fournir ces deux points de support.

Exemples de deux points d'appui

1 point de support (faible) 2 points d'appui (bon) 2 points d'appui (bon)
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Pièces métalliques structurelles

Quel type de pièces métalliques structurelles sera utilisé pour assembler le châssis ? Le système VEX EDR propose de nombreuses options disponibles en acier et en aluminium. Il existe des canaux en C disponibles en largeur de 5 trous et de 2 trous en acier et en aluminium. Des canaux C en aluminium avec 3 trous de largeur sont disponibles. Plus le canal C est large, moins il risque de se plier ou de se tordre, mais le châssis sera plus lourd. Il existe des cornières disponibles en acier et en aluminium avec des trous carrés et des cornières en acier avec des trous oblongs. Les angles sont idéaux pour fixer et soutenir les tours. La cornière en acier avec trous oblongs permet des connexions qui ne sont pas à 90 o. Il existe des rails disponibles en acier et en aluminium. Les rails ont des connecteurs d'extrémité qui fournissent un point de connexion supplémentaire. Les rails sont l'un des types de métal structurel inclus dans les kits de châssis.

Canal C Angle Rail
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Éléments à considérer lors de la sélection d'un matériau métallique de construction.VEX propose des pièces de structure métallique en deux options de matériaux : acier et aluminium. L'utilisation d'un matériau spécifique présente des avantages et des inconvénients en fonction des propriétés du matériau et des pièces disponibles. Les deux options de matériaux peuvent être coupées, percées, limées et remodelées pour permettre des conceptions personnalisées.

Le métal de construction en acier était le matériau d'origine disponible lorsque le système VEX EDR a été introduit. Lorsque vous essayez de décider d'utiliser ou non une pièce de structure en acier, voici quelques éléments à prendre en compte dans la décision :

  • Les pièces métalliques en acier sont moins chères que l'aluminium et cela peut être pris en compte dans les projets en classe. 
  • Les pièces métalliques en acier ne se plient pas ou ne se tordent pas aussi facilement que les mêmes pièces métalliques en aluminium. 
  • Des pièces métalliques en acier sont disponibles dans le kit Boaster et le kit de quincaillerie métallique. 
  • L'acier métallique est disponible en 4 kits de châssis de tailles différentes qui peuvent être mélangés et assortis pour un certain nombre de conceptions différentes. 
  • L'acier métallique est également disponible dans un certain nombre de packs de composants métalliques de type/longueur unique. 

Le métal de construction en aluminium a été introduit plus tard dans la gamme de produits VEX EDR, mais ses propriétés le rendent largement utilisé pour la conception de compétitions de robotique. Lorsque vous essayez de décider d’utiliser ou non une pièce structurelle en aluminium, voici quelques éléments à prendre en compte dans la décision :

  • Les pièces métalliques en aluminium sont plus légères, ce qui offre un avantage concurrentiel car plus la structure est légère, plus il est facile pour les moteurs et les systèmes pneumatiques de la déplacer. 
  • Les pièces en aluminium sont légèrement plus épaisses que les pièces en acier et dans certaines orientations, il est plus difficile d'aligner les trous entre 2 pièces ou plus. 
  • Les pièces en aluminium sont plus molles que les pièces en acier, ce qui peut permettre aux vis et aux arbres d'entraînement de s'enfoncer dans les côtés des trous carrés lorsqu'ils sont soumis à une contrainte importante, ce qui peut créer une connexion lâche. Cependant, cette douceur permet à l'aluminium d'être coupé, percé, limé et remodelé plus facilement que l'acier. 
  • Des pièces métalliques en aluminium sont disponibles dans le kit de structure en aluminium et le kit de structure longue en aluminium. 
  • L'aluminium est disponible dans un kit de châssis en aluminium 25x25. 
  • L'aluminium métallique est également disponible dans un certain nombre de packs de composants métalliques de type/longueur unique. 

Toutes ces pièces métalliques peuvent être mélangées et assorties pour assembler un châssis de robot très efficace. La décision concernant le type de métal à utiliser ne doit pas nécessairement être un tout ou rien. Par exemple, des cornières et des rails en aluminium peuvent être utilisés pour la partie transmission du châssis afin de le garder léger et un canal en C en acier peut être utilisé pour la partie tour du châssis afin de fournir la résistance nécessaire pour supporter un grand bras ou un élévateur. système. 

Il convient de noter que les plaques métalliques et les barres métalliques (qui sont également disponibles en acier et en aluminium) ont été exclues de cette discussion sur les pièces métalliques structurelles. En effet, les plaques et les barres n'ont pas de matériau qui s'étend dans les 3 axes spatiaux (X, Y,&Z) et n'ont donc pas la résistance structurelle nécessaire pour être utilisées comme composant principal d'un châssis. Cependant, ces pièces métalliques peuvent remplir certaines fonctions très importantes dans un châssis telles que : 

  • Des plaques et des barres peuvent être utilisées pour soutenir et relier les autres composants structurels afin de rigidifier un châssis. 
  • Des plaques d'acier ou des barres d'acier peuvent être montées à ras d'un morceau de métal structurel en aluminium pour renforcer ses trous carrés lorsqu'un arbre ou une vis est inséré dans le trou et que l'arbre/la vis subit une contrainte importante. 
  • Les plaques et les barres peuvent fournir une surface plane sur un châssis pour monter des composants tels que le cerveau du robot V5, la radio du robot V5 et la batterie du robot V5.
Plaque Bar
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Attaches

Comment sont utilisées les fixations pour assembler le châssis ? Les attaches sont des pièces qui relient les pièces métalliques et d’autres structures entre elles. Il existe de nombreuses fixations disponibles pour assembler un châssis. À moins que le châssis n'ait une structure conçue pour pivoter, chaque jonction doit avoir deux points de connexion ou plus. En règle générale, plus une jonction est soumise à des contraintes, plus il convient d'utiliser de fixations, mais cela équivaudra à plus de poids pour la conception. Par exemple, si deux canaux en C à 5 trous sont connectés, il serait excessif de placer une vis dans les 25 trous qui se croisent. Un châssis de salle de classe peut ne pas subir un niveau de stress aussi élevé qu'un châssis de compétition. Le châssis de la classe peut utiliser des fixations plus rapides à assembler, comme les rivets de fixation des roulements, les écrous hexagonaux n° 8-32, les barres d'écrous et les vis à oreilles. Un châssis de compétition devra être assemblé avec des vis et des écrous. Des dispositifs de retenue d'écrou à 1 montant et/ou des dispositifs de retenue d'écrou à 4 montants peuvent également être utilisés. Les entretoises sont également très efficaces pour assembler un châssis. Une entretoise est utilisée pour séparer deux pièces l'une de l'autre tout en créant une connexion rigide. Les entretoises #8-32 sont disponibles en différentes longueurs entre ¼" et 6". En plus de ces fixations, le VEX Robotics Competition a une règle de jeu concernant les « vis non VEX » qui autorise n'importe quelle vis #4, #6, #8, M3, M3.5 ou M4 disponibles dans le commerce jusqu'à 2" (50,8 mm) de longueur (nominale) et tout écrou, rondelle et/ou entretoise disponible dans le commerce (jusqu'à 2" / 50,8 mm de long) pour s'adapter à ces vis. Les jonctions du châssis peuvent également être renforcées à l'aide de goussets, de plaques et/ou de barres.

Importance

Le châssis du robot lui sert de squelette, il est donc essentiel d'en avoir un bien conçu et bien assemblé. Le succès ou l'échec du robot peut dépendre du châssis. 

Risque pour la sécurité :
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Bouts pointus

Limez ou poncez lisser tout bord du matériau qui a été coupé pour éliminer tous les bords tranchants.

Risque pour la sécurité :
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Température extrême

Soyez prudent avec les matériaux qui viennent d'être coupés.

Le métal structurel et le matériel peuvent être achetés sur https://www.vexrobotics.com/vexedr/products/structure.

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