V5 चेसिस का डिज़ाइन

चेसिस रोबोट का संरचनात्मक घटक है जिसमें ड्राइवट्रेन होता है और यह पहियों, टैंक ट्रेड्स या किसी अन्य विधि का उपयोग करके रोबोट को गतिशील बनाता है। चेसिस को कभी-कभी रोबोट का फ्रेम भी कहा जाता है। चेसिस, वस्तुओं में हेरफेर करने के लिए प्रयुक्त हथियार, पंजे, लिफ्ट, हल, कन्वेयर सिस्टम, ऑब्जेक्ट इनटेक और अन्य डिजाइन सुविधाओं जैसे मैनिपुलेटर्स को जोड़ने के लिए एक संरचना भी प्रदान करता है।

रोबोट चेसिस को डिजाइन करते समय कई बातों पर विचार करना होता है।

उद्देश्य

रोबोट का उद्देश्य क्या है? क्या रोबोट का डिज़ाइन कक्षा परियोजना के लिए है या किसी प्रतियोगिता के लिए? यदि रोबोट किसी कक्षा परियोजना के लिए है तो इसके चेसिस को अन्य रोबोटों के साथ बार-बार होने वाली बातचीत की चिंता कम करते हुए बनाया जा सकता है। किसी प्रतियोगिता के दौरान, यदि चेसिस मुड़ जाए, मुड़ जाए या टूट जाए तो रोबोट प्रभावी रूप से प्रतिस्पर्धा करने में सक्षम नहीं रह जाएगा। 

आकार

क्या रोबोट के लिए आकार निर्धारण के कोई नियम हैं? कई प्रतियोगिताओं में खेल के नियमों में आकार संबंधी नियम शामिल होते हैं। इन नियमों में अधिकतम ऊंचाई, चौड़ाई और लंबाई हो सकती है जो रोबोट मैच की शुरुआत में रख सकता है और नियमों में क्षैतिज रूप से अधिकतम विस्तार और/या अधिकतम ऊंचाई सीमा हो सकती है। चेसिस का आकार ऐसा होना चाहिए कि रोबोट के सभी घटक आकार के नियमों के अंतर्गत फिट हो जाएं।

आकार

चेसिस का आकार कैसा होगा? VEX EDR प्रणाली का एक लाभ यह है कि यह अनेक डिजाइनों और रचनात्मकता के लिए लगभग अंतहीन अवसर प्रदान करती है। हालाँकि, कुछ पहलुओं पर विचार करना होगा। जब 90 ^o कनेक्शन का उपयोग किया जाता है तो संरचनात्मक धातु घटकों को जोड़ना बहुत आसान हो जाता है। चेसिस का आकार रोबोट के अन्य घटकों जैसे नियंत्रण प्रणाली, मोटर, पहिये, गियर और स्प्रोकेट के लिए जगह प्रदान करना चाहिए। एक अच्छा डिजाइन अभ्यास यह है कि असेंबली से पहले चेसिस को अन्य सभी घटकों के साथ बिछा दिया जाए ताकि यह सुनिश्चित हो सके कि रिक्त स्थान ठीक से काम करेगा। सुनिश्चित करें कि चेसिस का आकार रोबोट के ड्राइवट्रेन डिज़ाइन के अनुकूल हो। यदि रोबोट का उपयोग किसी प्रतियोगिता में किया जाएगा, तो क्या ऐसी आकृतियाँ हैं जो लाभ प्रदान करेंगी? शायद एक संकीर्ण आकार रोबोट को मैदान में आसानी से नेविगेट करने और/या स्कोरिंग क्षेत्र में आसानी से फिट होने की अनुमति देगा। संभवतः अधिक चौड़ा आकार रोबोट को अधिक खेल के टुकड़ों को धकेलने में सक्षम बनाएगा या सेवन प्रणाली के लिए अधिक क्षेत्र उपलब्ध कराएगा। संभवतः यू-आकार में कन्वेयर और/या गेम पीस मैनिपुलेटर के लिए जगह मिल सकेगी। संभवतः रोबोट को किसी बाधा के नीचे से गुजरना होगा और वह उतना ऊंचा नहीं हो सकता। शायद रोबोट को व्हीलबेस से ऊपर या बाहर तक पहुंचने की आवश्यकता होगी और अधिकतम आकार सीमा को पूरा करने के लिए चेसिस का आकार बनाना और यथासंभव बड़ा और स्थिर फुटप्रिंट बनाना फायदेमंद होगा।

शाफ्ट का समर्थन

यह महत्वपूर्ण है कि चेसिस के डिजाइन में चेसिस में डाले जाने वाले किसी भी शाफ्ट के लिए समर्थन के दो समानांतर बिंदु शामिल हों। यदि प्रत्येक शाफ्ट के लिए दो सपोर्ट उपलब्ध नहीं कराए गए हैं, तो शाफ्ट को सपोर्ट के एकल बिंदु पर थोड़ा ऊपर-नीचे घूमने की अनुमति होगी और इससे शाफ्ट को घूमना कठिन हो जाएगा। शाफ्ट जिस रोबोट असेंबली को सहारा दे रहा है वह जितनी भारी है, समर्थन के ये दो बिंदु प्रदान करना उतना ही अधिक महत्वपूर्ण है।

दो समर्थन बिंदुओं के उदाहरण

संरचनात्मक धातु के टुकड़े

चेसिस को जोड़ने के लिए किस प्रकार के संरचनात्मक धातु के टुकड़ों का उपयोग किया जाएगा? VEX EDR प्रणाली में स्टील और एल्यूमीनियम में कई विकल्प उपलब्ध हैं। स्टील और एल्युमीनियम दोनों में 5 छेद और 2 छेद चौड़ाई में सी-चैनल उपलब्ध हैं। 3 छेद चौड़ाई में एल्यूमीनियम सी-चैनल उपलब्ध हैं। सी-चैनल जितना चौड़ा होगा, उसके मुड़ने या मुड़ने की संभावना उतनी ही कम होगी, हालांकि चेसिस भारी होगा। वर्गाकार छेद वाले स्टील और एल्युमीनियम दोनों में कोण उपलब्ध हैं तथा स्लॉट वाले छेद वाले स्टील के कोण भी उपलब्ध हैं। कोण टावरों को जोड़ने और सहारा देने के लिए आदर्श होते हैं। स्लॉटेड छेद के साथ स्टील कोण कनेक्शन के लिए अनुमति देता है जो 90 ^ओनहीं हैं। स्टील और एल्युमीनियम दोनों में रेल उपलब्ध हैं। रेल में अंत कनेक्टर होते हैं जो एक अतिरिक्त कनेक्शन बिंदु प्रदान करते हैं। रेल, चेसिस किट में शामिल संरचनात्मक धातु के प्रकारों में से एक है।

संरचनात्मक धातु सामग्री का चयन करते समय ध्यान रखने योग्य बातें।VEX दो सामग्री विकल्पों में धातु संरचना के टुकड़े प्रदान करता है: स्टील और एल्यूमीनियम। सामग्री के गुणों और उपलब्ध टुकड़ों के आधार पर किसी विशिष्ट सामग्री का उपयोग करने के फायदे और नुकसान हैं। दोनों सामग्री विकल्पों को काटा जा सकता है, ड्रिल किया जा सकता है, फाइल किया जा सकता है, तथा कस्टम डिजाइन के लिए पुनः आकार दिया जा सकता है।

स्टील संरचनात्मक धातु वह मूल सामग्री थी जो VEX EDR प्रणाली के शुरू होने के समय उपलब्ध थी। जब यह निर्णय लेने का प्रयास किया जा रहा हो कि स्टील संरचनात्मक टुकड़े का उपयोग किया जाए या नहीं, तो निर्णय लेते समय कुछ बातों पर विचार किया जाना चाहिए:

• स्टील के धातु के टुकड़े एल्युमीनियम की तुलना में कम महंगे होते हैं और कक्षा परियोजनाओं में इस बात पर विचार किया जा सकता है। 
• स्टील के धातु के टुकड़े उतनी आसानी से मुड़ते या मुड़ते नहीं हैं, जितनी आसानी से एल्युमीनियम से बने धातु के टुकड़े मुड़ते या मुड़ते हैं। 
• स्टील धातु के टुकड़े बोस्टर किट और मेटल हार्डवेयर किट में उपलब्ध हैं। 
• स्टील धातु 4 अलग-अलग आकार के चेसिस किट में उपलब्ध है, जिन्हें कई अलग-अलग डिज़ाइनों के लिए मिश्रित और मिलान किया जा सकता है। 
• स्टील धातु भी कई एकल प्रकार/लंबाई धातु घटक पैक में उपलब्ध है। 

नीचे दिया गया ग्राफ़िक VEX V5 के लिए प्रयुक्त संरचनात्मक धातु का 3D मॉडल दर्शाता है। 

 

एल्युमीनियम संरचनात्मक धातु को बाद में VEX EDR उत्पाद लाइन में शामिल किया गया, तथापि इसके गुणों के कारण इसका रोबोटिक प्रतियोगिताओं में डिजाइन के लिए व्यापक रूप से उपयोग किया जाता है। जब यह निर्णय लेने का प्रयास किया जा रहा हो कि एल्युमीनियम संरचनात्मक टुकड़े का उपयोग किया जाए या नहीं, तो निर्णय लेते समय कुछ बातों पर विचार किया जाना चाहिए:

• एल्युमीनियम धातु के टुकड़े हल्के होते हैं और यह प्रतिस्पर्धात्मक लाभ प्रदान करता है, क्योंकि संरचना जितनी हल्की होगी, मोटरों और वायवीय प्रणालियों के लिए उसे स्थानांतरित करना उतना ही आसान होगा। 
• एल्युमीनियम के टुकड़े स्टील के टुकड़ों की तुलना में थोड़े मोटे होते हैं और कुछ निश्चित दिशाओं में, दो या अधिक टुकड़ों के बीच छेदों को संरेखित करना अधिक कठिन होता है। 
• एल्युमीनियम के टुकड़े स्टील के टुकड़ों की तुलना में नरम होते हैं, जिसके कारण स्क्रू और ड्राइव शाफ्ट पर अधिक दबाव पड़ने पर वे वर्गाकार छेदों के किनारों में धंस सकते हैं, जिससे कनेक्शन ढीला हो सकता है। हालाँकि, इस कोमलता के कारण एल्युमीनियम को स्टील की तुलना में आसानी से काटा, ड्रिल किया, घिसा और पुनः आकार दिया जा सकता है। 
• एल्यूमीनियम धातु के टुकड़े एल्यूमीनियम संरचना किट और लंबी एल्यूमीनियम संरचना किट में उपलब्ध हैं। 
• एल्युमीनियम एल्युमीनियम चेसिस किट 25x25 में उपलब्ध है। 
• एल्युमीनियम धातु भी कई एकल प्रकार/लंबाई धातु घटक पैक में उपलब्ध है। 

कनेक्शन बिंदु

कनेक्शन बिंदु आपके VEX V5 रोबोट के निर्माण और अनुकूलन के लिए महत्वपूर्ण हैं। ये बिंदु विभिन्न घटकों, जैसे मोटर, सेंसर और संरचनात्मक तत्वों को सुरक्षित रूप से जोड़ने की अनुमति देते हैं। धातु की प्लेटों, बीमों और सलाखों में चौकोर छेद फास्टनरों के लिए आसान प्रवेश की अनुमति देते हैं। बीम में त्रिकोणीय इंडेंटेशन आपको विभिन्न घटकों को जोड़ने के लिए आवश्यक छेदों की आसानी से गणना करने की अनुमति देता है। कनेक्शन बिंदुओं की आसान पहचान के लिए प्रत्येक पांच वर्ग छेद पर एक इंडेंटेशन चिह्न बनाया जाता है। 

सभी धातु के टुकड़ों को मिलाकर एक बहुत ही प्रभावी रोबोट चेसिस बनाया जा सकता है। किस प्रकार की धातु का उपयोग किया जाए, इसका निर्णय सभी या बिल्कुल नहीं होना चाहिए। उदाहरण के लिए, चेसिस के ड्राइवट्रेन भाग को हल्का रखने के लिए एल्युमीनियम कोण और रेल का उपयोग किया जा सकता है, तथा चेसिस के टावर भाग के लिए स्टील सी-चैनल का उपयोग किया जा सकता है, ताकि बड़े आर्म या लिफ्ट सिस्टम को सहारा देने के लिए मजबूती प्रदान की जा सके। 

यह ध्यान देने की आवश्यकता है कि धातु प्लेटें और धातु बार (जो स्टील और एल्यूमीनियम दोनों में उपलब्ध हैं) को संरचनात्मक धातु के टुकड़ों की इस चर्चा से बाहर रखा गया था। ऐसा इसलिए है क्योंकि प्लेटों और बारों में ऐसी सामग्री नहीं होती है जो सभी 3 (X,Y,&Z) स्थानिक अक्षों में विस्तारित हो और इसलिए उनमें चेसिस के लिए मुख्य घटक के रूप में उपयोग किए जाने लायक संरचनात्मक ताकत नहीं होती है। हालाँकि, ये धातु भाग चेसिस में कुछ बहुत ही महत्वपूर्ण कार्य कर सकते हैं जैसे: 

• प्लेटों और बारों का उपयोग चेसिस को मजबूत बनाने के लिए अन्य संरचनात्मक घटकों को सहारा देने और जोड़ने के लिए किया जा सकता है। 
• स्टील प्लेट या स्टील बार को एल्युमीनियम संरचनात्मक धातु के एक टुकड़े पर समतल रूप से लगाया जा सकता है, ताकि जब शाफ्ट या स्क्रू को छेद के माध्यम से डाला जाए और शाफ्ट/स्क्रू पर बड़ा दबाव डाला जाए, तो इसके वर्गाकार छेद को मजबूत किया जा सके। 
• प्लेट्स और बार्स, V5 रोबोट ब्रेन, V5 रोबोट रेडियो और V5 रोबोट बैटरी जैसे घटकों को स्थापित करने के लिए चेसिस पर एक सपाट सतह प्रदान कर सकते हैं।

फास्टनर

चेसिस को जोड़ने के लिए फास्टनरों का उपयोग कैसे किया जाता है? फास्टनर वे भाग होते हैं जो धातु के टुकड़ों और अन्य संरचनाओं को एक साथ जोड़ते हैं। चेसिस को जोड़ने के लिए अनेक फास्टनर्स उपलब्ध हैं। जब तक चेसिस में घूमने के लिए डिजाइन की गई संरचना न हो, तब तक प्रत्येक जंक्शन में दो या अधिक कनेक्शन बिंदु होने चाहिए। सामान्य नियम के अनुसार, जंक्शन पर जितना अधिक तनाव होगा, उतने ही अधिक फास्टनरों का उपयोग किया जाना चाहिए, हालांकि इससे डिजाइन का वजन भी बढ़ जाएगा। उदाहरण के लिए, यदि दो 5 छेद वाले सी-चैनलों को जोड़ा जा रहा है, तो सभी 25 अन्तर्विभाजक छिद्रों में एक स्क्रू लगाना अत्यधिक होगा। कक्षा के चेसिस पर प्रतिस्पर्धी चेसिस जितना तनाव नहीं होता। कक्षा चेसिस में फास्टनर्स का उपयोग किया जा सकता है, जिन्हें तेजी से जोड़ा जा सकता है, जैसे कि बेयरिंग अटैचमेंट रिवेट्स, #8-32 हेक्स नट, नट बार और थंब स्क्रू। प्रतियोगिता चेसिस को स्क्रू और नट के साथ जोड़ना होगा। 1-पोस्ट नट रिटेनर और/या 4-पोस्ट नट रिटेनर का भी उपयोग किया जा सकता है। चेसिस को असेंबल करने के लिए स्टैंडऑफ भी बहुत प्रभावी होते हैं। स्टैंडऑफ का उपयोग दो भागों को एक दूसरे से अलग करने के लिए किया जाता है, जबकि एक कठोर कनेक्शन बनाया जाता है। #8-32 स्टैंडऑफ़ ¼” और 6” के बीच विभिन्न लंबाई में आते हैं। इन फास्टनरों के अलावा, VEX रोबोटिक्स प्रतियोगिता में "गैर-VEX स्क्रू" के बारे में एक खेल नियम है जो किसी भी व्यावसायिक रूप से उपलब्ध #4, #6, #8, M3, M3.5, या M4 स्क्रू को 2" (50.8 मिमी) लंबे (नाममात्र) तक, और किसी भी व्यावसायिक रूप से उपलब्ध नट, वॉशर, और/या स्पेसर (2" / 50.8 मिमी लंबे तक) को इन स्क्रू में फिट करने की अनुमति देता है। चेसिस जंक्शनों को गसेट्स, प्लेट्स और/या बार्स का उपयोग करके भी सुदृढ़ किया जा सकता है।

महत्त्व

रोबोट का चेसिस उसके कंकाल के रूप में कार्य करता है, इसलिए इसका अच्छी तरह से डिजाइन और संयोजन किया जाना आवश्यक है। रोबोट की सफलता या असफलता चेसिस पर निर्भर हो सकती है। 

संरचनात्मक धातु और हार्डवेयर https://www.vexrobotics.com/vexedr/products/structureपर खरीदे जा सकते हैं।