V5 섀시 설계

섀시는 로봇의 구조적 구성 요소로, 구동계를 포함하고 있으며 바퀴, 탱크 트레드 또는 다른 방법을 사용하여 로봇이 이동할 수 있게 합니다. 섀시는 때때로 로봇의 프레임이라고도 불립니다. 섀시는 또한 물체를 조작하는 데 사용되는 팔, 집게, 리프트, 쟁기, 컨베이어 시스템, 물체 흡입구 및 기타 설계 기능과 같은 조작기를 부착할 수 있는 구조를 제공합니다.

로봇 섀시를 설계할 때 고려해야 할 사항이 많습니다.

목적

로봇의 목적은 무엇인가? 로봇 디자인은 교실 프로젝트를 위한 것인가요, 아니면 대회를 위한 것인가요? 로봇이 교실 프로젝트용이라면, 다른 로봇과 반복적으로 상호 작용할 필요성을 크게 고려하지 않고 섀시를 조립할 수 있습니다. 경쟁 중에 섀시가 구부러지거나 뒤틀리거나 떨어져 나가면 로봇은 더 이상 효과적으로 경쟁할 수 없습니다. 

크기

로봇의 크기 규칙이 있나요? 많은 대회의 게임 규칙에 크기 규칙이 포함되어 있습니다. 이러한 규칙에는 로봇이 경기 시작 시 가질 수 있는 최대 높이, 너비, 길이가 있을 수 있으며 규칙에는 수평 방향으로의 최대 확장 및/또는 최대 높이 제한이 있을 수 있습니다. 로봇의 모든 구성요소가 크기 규칙에 맞도록 섀시 크기를 조정해야 합니다.

모양

섀시는 어떤 모양이 될까요? VEX EDR 시스템의 장점 중 하나는 다양한 디자인이 가능하고 창의성을 무한히 발휘할 수 있다는 것입니다. 하지만 고려해야 할 몇 가지 측면이 있습니다. 90 ^o 연결을 사용하면 구조적 금속 구성 요소를 훨씬 더 쉽게 조립할 수 있습니다. 섀시 모양은 제어 시스템, 모터, 바퀴, 기어, 스프로킷 등 로봇의 다른 구성 요소를 위한 공간을 허용해야 합니다. 좋은 설계 관행은 조립하기 전에 다른 모든 구성 요소와 함께 섀시를 배치하여 간격이 적합한지 확인하는 것입니다. 섀시 모양이 로봇의 구동계 디자인에 적합한지 확인하세요. 로봇이 경쟁에 사용된다면, 유리한 모양이 있을까요? 아마도 모양을 더 좁게 하면 로봇이 필드에서 더 쉽게 탐색하고, 득점 구역에 더 쉽게 들어갈 수 있을 것입니다. 아마도 모양을 더 넓게 하면 로봇이 더 많은 게임 조각을 밀어낼 수 있거나 흡입 시스템에 더 많은 공간을 제공할 수 있을 것입니다. 아마도 U자 모양이면 컨베이어 및/또는 게임 조각 조작기를 위한 공간을 확보할 수 있을 겁니다. 아마도 로봇이 통과해야 할 장애물이 있는데, 그 높이가 너무 높아서는 안 됩니다. 아마도 로봇은 휠베이스보다 높거나 바깥쪽에 닿아야 할 수도 있으며, 최대 크기 제한을 채우고 가능한 한 크고 안정적인 바닥면을 만들도록 섀시 모양을 만드는 것이 유리할 것입니다.

샤프트의 지원

섀시 설계 시 섀시에 삽입되는 모든 샤프트에 대해 두 개의 평행한 지지점을 통합하는 것이 중요합니다. 각 샤프트에 두 개의 지지대가 제공되지 않으면 샤프트가 단일 지지점을 중심으로 약간 위아래로 회전할 수 있으며 샤프트를 돌리기가 더 어렵습니다. 로봇 조립체가 더 무거울수록 샤프트가 지지하는 두 지점을 제공하는 것이 더욱 중요해집니다.

두 가지 지지점의 예

구조용 금속 조각

섀시를 조립하는 데 어떤 유형의 구조적 금속 조각이 사용됩니까? VEX EDR 시스템은 강철과 알루미늄으로 다양한 옵션을 제공합니다. 강철과 알루미늄 모두 5홀과 2홀 폭의 C채널을 제공합니다. 3개 구멍 폭의 알루미늄 C채널이 제공됩니다. C-채널이 넓을수록 구부러지거나 뒤틀릴 가능성은 적지만 섀시는 더 무거워집니다. 강철과 알루미늄으로 제작된 앵글에는 정사각형 구멍이 있으며, 슬롯 구멍이 있는 강철 앵글도 있습니다. 각도는 타워를 부착하고 지지하는 데 이상적입니다. 슬롯 구멍이 있는 강철 앵글은 90 ^o이 아닌 연결이 가능합니다. 강철과 알루미늄으로 된 레일이 모두 있습니다. 레일에는 추가 연결 지점을 제공하는 끝 커넥터가 있습니다. 레일은 섀시 키트에 포함된 구조용 금속 유형 중 하나입니다.

구조용 금속 재료를 선택할 때 고려해야 할 사항.VEX는 강철과 알루미늄의 두 가지 재료 옵션으로 금속 구조물을 제공합니다. 특정 재료를 사용하는 데에는 재료의 특성과 사용 가능한 조각에 따라 장단점이 있습니다. 두 가지 소재 옵션 모두 절단, 드릴링, 깎기, 재성형이 가능하여 사용자 정의 디자인을 구현할 수 있습니다.

강철 구조용 금속은 VEX EDR 시스템이 도입되었을 당시 사용 가능한 원래 재료였습니다. 강철 구조물을 사용할지 여부를 결정할 때 고려해야 할 몇 가지 사항은 다음과 같습니다.

• 강철 금속 조각은 알루미늄보다 가격이 저렴하므로 교실 프로젝트에서 이 점을 고려할 수 있습니다. 
• 강철로 만든 금속 조각은 알루미늄으로 만든 금속 조각처럼 쉽게 구부러지거나 뒤틀리지 않습니다. 
• 강철 금속 조각은 보스터 키트와 금속 하드웨어 키트에서 사용 가능합니다. 
• 강철 금속은 4가지 크기의 섀시 키트로 제공되며, 이를 혼합하여 다양한 디자인에 맞게 사용할 수 있습니다. 
• 강철 금속은 또한 여러 가지 단일 유형/길이의 금속 구성품 팩으로도 제공됩니다. 

아래 그래픽은 VEX V5에 사용된 구조용 금속의 3D 모델을 보여줍니다. 

 

알루미늄 구조용 금속은 VEX EDR 제품군에서 나중에 도입되었지만, 그 특성으로 인해 로봇 경진대회의 디자인에 널리 사용됩니다. 알루미늄 구조재를 사용할지 여부를 결정할 때 고려해야 할 몇 가지 사항은 다음과 같습니다.

• 알루미늄 금속 조각은 더 가볍기 때문에 경쟁 우위를 제공합니다. 구조물이 가벼울수록 모터와 공압 시스템으로 옮기기가 더 쉬워지기 때문입니다. 
• 알루미늄 조각은 강철 조각보다 약간 두껍고, 특정 방향에서는 2개 이상의 조각 사이에 있는 구멍을 정렬하기가 더 어렵습니다. 
• 알루미늄 조각은 강철 조각보다 부드러워서 나사와 구동축에 큰 응력이 가해지면 사각형 구멍의 측면에 나사와 구동축이 파고들어 연결이 느슨해질 수 있습니다. 그러나 알루미늄은 이러한 부드러움 덕분에 강철보다 쉽게 자르고, 구멍을 뚫고, 깎고, 다시 성형할 수 있습니다. 
• 알루미늄 금속 조각은 알루미늄 구조 키트와 긴 알루미늄 구조 키트로 제공됩니다. 
• 알루미늄은 알루미늄 섀시 키트 25x25로 제공됩니다. 
• 알루미늄 금속은 또한 여러 가지 단일 유형/길이의 금속 구성품 팩으로도 제공됩니다. 

연결 지점

연결 지점 VEX V5 로봇을 구성하고 사용자 정의하는 데 중요합니다. 이러한 지점을 통해 모터, 센서, 구조 요소 등 다양한 구성 요소를 안전하게 부착할 수 있습니다. 금속판, 들보, 막대에 있는 사각형 구멍을 통해 패스너를 쉽게 삽입할 수 있습니다. 보에 삼각형 모양의 홈을 만들면 다양한 부품을 고정하는 데 필요한 구멍의 수를 쉽게 셀 수 있습니다. 연결 지점을 쉽게 식별할 수 있도록 개의 정사각형 구멍마다 홈이 있습니다. 

모든 금속 조각을 섞어서 조합하면 매우 효과적인 로봇 섀시를 조립할 수 있습니다. 어떤 종류의 금속을 사용할 것인가에 대한 결정은 전부 또는 아무것도 없어야 하는 것은 아닙니다. 예를 들어, 섀시의 구동계 부분에는 알루미늄 앵글과 레일을 사용하여 가볍게 유지하고, 섀시의 타워 부분에는 강철 C채널을 사용하여 대형 암이나 리프트 시스템을 지탱할 강도를 제공할 수 있습니다. 

구조용 금속 조각에 대한 논의에서 금속판과 금속 막대(강철과 알루미늄으로 모두 제공됨)는 제외되었다는 점에 유의해야 합니다. 이는 판과 막대가 3개의 공간 축(X, Y,&Z)으로 모두 확장되는 소재를 가지고 있지 않기 때문에 섀시의 주요 구성 요소로 사용할 만큼 구조적 강도가 없기 때문입니다. 그러나 이러한 금속 부품은 섀시에서 다음과 같은 매우 중요한 기능을 수행할 수 있습니다. 

• 판과 막대는 다른 구조적 구성 요소를 지지하고 연결하여 섀시를 강화하는 데 사용할 수 있습니다. 
• 강철판이나 강철 막대는 샤프트나 나사가 구멍에 삽입되고 샤프트/나사에 큰 응력이 가해질 때 사각형 구멍을 강화하기 위해 알루미늄 구조용 금속 조각에 평평하게 장착될 수 있습니다. 
• 플레이트와 바는 V5 로봇 두뇌, V5 로봇 라디오, V5 로봇 배터리와 같은 구성 요소를 장착하기 위해 섀시에 평평한 표면을 제공할 수 있습니다.

패스너

섀시를 조립하는 데 패스너는 어떻게 사용되나요? 패스너는 금속 조각과 다른 구조물을 연결하는 부품입니다. 섀시를 조립하는 데 사용할 수 있는 패스너는 다양합니다. 섀시에 회전이 가능하도록 설계된 구조가 없는 한, 각 접합부에는 두 개 이상의 연결 지점이 있어야 합니다. 일반적으로 접합부의 응력이 클수록 더 많은 패스너를 사용해야 하지만, 그렇게 되면 설계의 무게도 늘어나게 됩니다. 예를 들어, 5개 구멍이 있는 C형 채널 두 개를 연결하는 경우, 교차하는 25개 구멍 모두에 나사를 끼우는 것은 지나치다고 할 수 있습니다. 교실용 섀시는 경쟁용 섀시만큼 많은 스트레스를 받지 않을 수도 있습니다. 교실 섀시에는 베어링 부착 리벳, #8-32 육각 너트, 너트 막대, 엄지 나사와 같이 조립이 빠른 패스너를 사용할 수 있습니다. 경쟁용 섀시는 나사와 너트를 사용하여 조립해야 합니다. 1-포스트 너트 리테이너 및/또는 4-포스트 너트 리테이너도 사용할 수 있습니다. 스탠드오프는 섀시를 조립하는 데도 매우 효과적입니다. 스탠드오프는 두 부분을 서로 분리하면서 단단한 연결을 만드는 데 사용됩니다. #8-32 스탠드오프는 ¼인치에서 6인치 사이의 다양한 길이로 제공됩니다. 이러한 패스너 외에도 VEX 로봇 경진대회에는 "비 VEX 나사"에 대한 게임 규칙이 있는데, 이 규칙에 따르면 최대 2인치(50.8mm) 길이(공칭)의 시중에서 판매되는 #4, #6, #8, M3, M3.5 또는 M4 나사와 최대 2인치/50.8mm 길이의 시중에서 판매되는 너트, 와셔 및/또는 스페이서를 사용할 수 있습니다. 섀시 접합부는 거셋, 플레이트 및/또는 바를 사용하여 강화할 수도 있습니다.

중요성

로봇의 섀시는 뼈대 역할을 하므로 잘 설계되고 잘 조립된 섀시를 갖는 것이 필수적입니다. 로봇의 성공과 실패는 섀시에 따라 달라질 수 있습니다. 

구조용 금속과 하드웨어는 https://www.vexrobotics.com/vexedr/products/structure에서 구매할 수 있습니다.