V5シャーシの設計

シャーシはロボットの構造部品であり、ドライブトレインが含まれ、車輪、戦車の履帯、またはその他の方法を使用してロボットを移動できるようにします。 シャーシはロボットのフレームと呼ばれることもあります。 シャーシは、アーム、爪、リフト、プラウ、コンベア システム、オブジェクト取り込み口、およびオブジェクトを操作するために使用されるその他の設計機能などのマニピュレータを取り付けるための構造も提供します。

ロボットのシャーシを設計する際には、考慮すべき点が数多くあります。

目的

ロボットの目的は何ですか? ロボットのデザインは教室のプロジェクト用ですか、それとも競技用ですか? ロボットが教室のプロジェクト用である場合、そのシャーシは、他のロボットとの繰り返しの相互作用をあまり考慮せずに組み立てられる可能性があります。 競技中にシャーシが曲がったり、ねじれたり、壊れたりした場合、ロボットは効果的に競技できなくなる可能性があります。 

サイズ

ロボットのサイズに関するルールはありますか? 多くの競技では、ゲームのルールにサイズ規定が含まれています。 これらのルールには、試合開始時にロボットが持つことができる最大の高さ、幅、長さが規定されている可能性があり、また、ルールには水平方向の最大拡張および/または最大の高さ制限が規定されている可能性があります。 シャーシのサイズは、ロボットのすべてのコンポーネントがサイズ設定ルール内に収まるように設定する必要があります。

形

シャーシはどのような形状になりますか? VEX EDR システムの利点の 1 つは、さまざまなデザインが可能になり、創造性をほぼ無限に発揮できることです。 ただし、考慮すべき点がいくつかあります。 90 ^o 接続を使用すると、構造金属部品の組み立てがはるかに簡単になります。 シャーシの形状は、制御システム、モーター、ホイール、ギア、スプロケットなど、ロボットの他のコンポーネントのためのスペースを確保する必要があります。 適切な設計方法としては、組み立て前にシャーシを他のすべてのコンポーネントと一緒にレイアウトし、間隔が確実に機能するようにすることです。 シャーシの形状がロボットのドライブトレイン設計に適合していることを確認してください。 ロボットを競技で使用する場合、有利になる形状はありますか？ おそらく、形状が狭ければ、ロボットはフィールド内を移動しやすくなり、スコアリングゾーンに収まりやすくなるでしょう。 おそらく、より広い形状にすることで、ロボットがより多くのゲームピースを押したり、吸気システム用の領域を広げたりできるようになるでしょう。 おそらく、U 字型にすると、コンベアやゲーム ピース マニピュレータ用のスペースが確保されます。 おそらく、ロボットがくぐり抜ける必要のある障害物があり、その高さはそれほど高くできないのでしょう。 おそらくロボットはホイールベースの高いところや外側まで到達する必要があり、シャーシの形状を最大サイズ制限に合わせて構築し、できるだけ大きく安定したフットプリントを作成することが有利になります。

シャフトのサポート

シャーシの設計では、シャーシに挿入されるシャフトに対して 2 つの平行なサポート ポイントを組み込むことが重要です。 各シャフトに 2 つのサポートが設けられていない場合、シャフトは 1 つのサポート ポイント上でわずかに上下に回転することになり、シャフトの回転が困難になります。 シャフトが支えるロボット アセンブリが重いほど、これら 2 つのサポート ポイントを提供することが重要になります。

2点支持の例

構造用金属部品

シャーシの組み立てにはどのようなタイプの構造金属部品が使用されますか? VEX EDR システムには、スチールとアルミニウムのさまざまなオプションが用意されています。 C チャンネルは、スチールとアルミニウムの両方で、5 穴と 2 穴の幅で利用できます。 3 穴幅のアルミ C チャンネルが利用可能です。 C チャンネルが広いほど、曲がったりねじれたりする可能性は低くなりますが、シャーシは重くなります。 角穴付きアングルはスチール製とアルミニウム製があり、また、長穴付きアングルはスチール製があります。 アングルはタワーの取り付けやサポートに最適です。 スロット穴付きのスチールアングルは、90 ^o以外の接続を可能にします。 レールはスチール製とアルミニウム製の両方でご用意しております。 レールには追加の接続ポイントを提供するエンドコネクタがあります。 レールは、シャーシ キットに含まれる構造金属の種類の 1 つです。

構造金属材料を選択する際に考慮すべき事項。VEX は、スチールとアルミニウムの 2 つの材料オプションで金属構造部品を提供しています。 材料の特性と利用可能な部品に基づいて特定の材料を使用することには利点と欠点があります。 どちらの素材オプションも、切断、穴あけ、やすりがけ、再成形が可能で、カスタムデザインが可能です。

鋼構造金属は、VEX EDR システムが導入されたときに利用可能だった元の材料でした。 鋼構造部品を使用するかどうかを決定する際に、考慮すべき事項がいくつかあります。

• スチール製の金属片はアルミニウム製よりも安価なので、教室のプロジェクトではこの点を考慮するとよいでしょう。 
• 鋼鉄製の金属片は、アルミニウム製の同じ金属片ほど簡単には曲がったりねじれたりしません。 
• スチール製の金属部品は、Boaster キットと Metal Hardware Kit で入手できます。 
• スチールメタルは 4 つの異なるサイズのシャーシ キットで提供されており、これらを組み合わせてさまざまなデザインを実現できます。 
• スチール金属は、さまざまなタイプ/長さの金属コンポーネント パックでも入手できます。 

下の図は、VEX V5 に使用されている構造金属の 3D モデルを示しています。 

 

アルミニウム構造金属は、後に VEX EDR 製品ラインに導入されましたが、その特性により、ロボット競技の設計に広く使用されています。 アルミニウム構造部品を使用するかどうかを決定する際に、考慮すべき事項がいくつかあります。

• アルミニウム金属片は軽量であり、構造が軽いほどモーターや空気圧システムによる移動が容易になるため、競争上の優位性が得られます。 
• アルミニウム片はスチール片よりもわずかに厚く、特定の方向では、2 つ以上の片間の穴を合わせるのがより困難になります。 
• アルミニウム片はスチール片よりも柔らかいため、大きな応力がかかったときにネジやドライブシャフトが四角い穴の側面に食い込み、接続が緩む可能性があります。 しかし、この柔らかさにより、アルミニウムは鋼鉄よりも切断、穴あけ、やすりがけ、再成形が容易になります。 
• アルミニウム金属部品は、アルミニウム構造キットとロングアルミニウム構造キットで利用できます。 
• アルミニウムは、アルミニウム シャーシ キット 25x25 で利用できます。 
• アルミニウム金属は、さまざまな単一タイプ/長さの金属コンポーネント パックでも入手できます。 

接続ポイント

接続ポイント VEX V5 ロボットの構築とカスタマイズに不可欠です。 これらのポイントにより、モーター、センサー、構造要素などのさまざまなコンポーネントを安全に取り付けることができます。 金属板、梁、バーに四角い穴が開いているので、ファスナーが簡単に差し込めます。 ビームの三角形のくぼみにより、さまざまなコンポーネントを固定するために必要な穴を簡単に数えることができます。 接続ポイントを簡単に識別できるように、 5 平方穴ごとにくぼみが付けられています。 

すべての金属部品を組み合わせて、非常に効果的なロボットシャーシを組み立てることができます。 どのタイプの金属を使用するかの決定は、すべてまたはまったくないということではありません。 たとえば、軽量化のためにシャーシのドライブトレイン部分にはアルミニウムのアングルとレールが使用され、大きなアームやリフト システムを支える強度を確保するためにシャーシのタワー部分にはスチールの C チャンネルが使用されることがあります。 

構造金属部品に関するこの説明では、金属板と金属棒（スチールとアルミニウムの両方で利用可能）は除外されていることに注意してください。 これは、プレートとバーには 3 つの空間軸 (X、Y、&、Z) すべてに広がる材料がないため、シャーシの主要コンポーネントとして使用するための構造強度がないためです。 ただし、これらの金属部品は、シャーシ内で次のような非常に重要な機能を果たすことができます。 

• プレートとバーは、シャーシを強化するために他の構造コンポーネントをサポートおよび接続するために使用できます。 
• シャフトまたはネジが穴に挿入され、シャフト/ネジに大きな応力がかかった場合に、スチールプレートまたはスチールバーをアルミニウム構造金属片に面一に取り付けて、四角い穴を補強することができます。 
• プレートとバーは、シャーシ上に平らな表面を提供し、V5 ロボット ブレイン、V5 ロボット ラジオ、V5 ロボット バッテリーなどのコンポーネントを取り付けることができます。

ファスナー

シャーシを組み立てる際にファスナーはどのように使用されますか? ファスナーは、金属片と他の構造物を接続する部品です。 シャーシを組み立てるために使用できるファスナーは多数あります。 シャーシが回転するように設計された構造でない限り、各接合部には 2 つ以上の接続ポイントが必要です。 一般的なルールとして、接合部の応力が大きいほど、使用するファスナーの数を増やす必要がありますが、これは設計の重量の増加につながります。 たとえば、2 つの 5 穴 C チャネルを接続する場合、交差する 25 個の穴すべてにネジを通すのは過剰になります。 教室用シャーシは、競合シャーシほど大きなストレスを受けない可能性があります。 教室のシャーシには、ベアリング取り付けリベット、#8-32 六角ナット、ナット バー、つまみネジなど、組み立てが速い留め具が使用される場合があります。 競技用シャーシはネジとナットで組み立てる必要があります。 1 ポスト ナット リテーナーおよび/または 4 ポスト ナット リテーナーも使用できます。 スタンドオフはシャーシの組み立てにも非常に効果的です。 スタンドオフは、堅固な接続を作成しながら 2 つの部品を互いに分離するために使用されます。 #8-32 スタンドオフには、¼ インチから 6 インチまでのさまざまな長さがあります。 これらの留め具に加えて、VEX ロボット競技会には「非 VEX ネジ」に関するゲーム ルールがあり、市販されている最大 2 インチ (50.8 mm) の長さ (公称) の #4、#6、#8、M3、M3.5、または M4 ネジ、および市販されている最大 2 インチ / 50.8 mm の長さのナット、ワッシャー、および/またはスペーサーをこれらのネジに適合させることができます。 シャーシ接合部は、ガセット、プレート、バーを使用して補強することもできます。

重要性

ロボットのシャーシはロボットの骨格として機能するため、適切に設計され、適切に組み立てられていることが不可欠です。 ロボットの成功または失敗はシャーシによって決まります。 

構造用金属およびハードウェアは https://www.vexrobotics.com/vexedr/products/structureで購入できます。