V5 šasijas projektēšana

Šasija ir robota konstrukcijas sastāvdaļa, kas satur piedziņu un ļauj robotam būt mobilam, izmantojot riteņus, tvertnes protektorus vai citu metodi. Šasija dažreiz tiek saukta par robota rāmi. Šasija nodrošina arī struktūru, lai piestiprinātu manipulatorus, piemēram, rokas, nagus, pacēlājus, arklus, konveijera sistēmas, objektu ieplūdes un citus dizaina elementus, ko izmanto, lai manipulētu ar objektiem.

Projektējot robota šasiju, ir jāņem vērā daudzi apsvērumi.

Mērķis

Kāds ir robota mērķis? Vai robots ir paredzēts klases projektam vai konkursam? Ja robots ir paredzēts klases projektam, tā šasiju var montēt, mazāk rūpējoties par atkārtotu mijiedarbību ar citiem robotiem. Sacensību laikā, ja šasija saliecas, sagriežas vai sadalās, robots var vairs nespēt efektīvi konkurēt. 

Izmērs

Vai ir kādi robota izmēra noteikumi? Daudzām sacensībām spēles noteikumos ir iekļauti izmēru noteikšanas noteikumi. Šiem noteikumiem var būt maksimālais augstums, platums un garums, kāds robotam var būt spēles sākumā, un noteikumiem var būt maksimālais izplešanās horizontāli un/vai maksimālais augstuma ierobežojums. Šasijai jābūt tādam izmēram, lai visas robota sastāvdaļas atbilstu izmēru noteikšanas noteikumiem.

Forma

Kādas formas būs šasija? Viena no VEX EDR sistēmas priekšrocībām ir tā, ka tā nodrošina daudzus dizainus un gandrīz bezgalīgas iespējas radošumam. Tomēr ir daži aspekti, kas jāņem vērā. Metāla konstrukcijas sastāvdaļas ir daudz vieglāk montējamas, ja tiek izmantoti 90 ^o savienojumi. Šasijas formai ir jāatstāj vieta citām robota sastāvdaļām, piemēram, vadības sistēmai, motoriem, riteņiem, zobratiem un ķēdes ratiem. Laba dizaina prakse ir pirms montāžas izkārtot šasiju ar visām pārējām sastāvdaļām, lai nodrošinātu, ka atstarpes darbosies. Pārliecinieties, ka šasijas forma atbilst robota piedziņas konstrukcijai. Ja robots tiks izmantots sacensībās, vai ir formas, kas dos priekšrocības? Iespējams, šaurāka forma ļaus robotam vieglāk orientēties laukā un/vai vieglāk iekļauties punktu zonā. Iespējams, plašāka forma ļaus robotam nospiest vairāk spēles figūru vai nodrošināt vairāk vietas ieplūdes sistēmai. Iespējams, U-veida forma ļaus novietot vietu konveijeram un/vai spēles figūras manipulatoram. Iespējams, ir kāds šķērslis, zem kura robotam jāiet, un tas nevar būt tik augsts. Iespējams, robotam vajadzēs sasniegt augstumu vai ārpus garenbāzes, un būs izdevīgi veidot šasijas formu, lai aizpildītu maksimālo izmēru ierobežojumu un izveidotu pēc iespējas lielāku un stabilāku nospiedumu.

Vārpstu atbalsts

Ir svarīgi, lai šasijas dizainā būtu iekļauti divi paralēli atbalsta punkti visām vārpstām, kuras tiks ievietotas šasijā. Ja katrai vārpstai nav paredzēti divi balsti, vārpstai būs atļauts nedaudz pagriezties uz augšu un uz leju vienā atbalsta punktā, un tas apgrūtinās vārpstas griešanos. Jo smagāku robota komplektu atbalsta vārpsta, jo svarīgāk ir nodrošināt šos divus atbalsta punktus.

Divu atbalsta punktu piemēri

Strukturālie metāla gabali

Kāda veida metāla konstrukcijas detaļas tiks izmantotas šasijas montāžai? VEX EDR sistēmai ir pieejamas daudzas tērauda un alumīnija opcijas. Ir pieejami C-kanāli 5 caurumu un 2 caurumu platumā gan no tērauda, ​​gan alumīnija. Ir pieejami alumīnija C-kanāli 3 caurumu platumā. Jo platāks ir C kanāls, jo mazāka iespējamība, ka tas locīsies vai sagriezīsies, tomēr šasija būs smagāka. Ir pieejami gan tērauda, ​​gan alumīnija leņķi ar kvadrātveida caurumiem, un ir tērauda leņķi ar rievotiem caurumiem. Leņķi ir ideāli piemēroti torņu piestiprināšanai un atbalstam. Tērauda leņķis ar rievotiem caurumiem ļauj izveidot savienojumus, kas nav 90 ^o. Ir pieejamas gan tērauda, ​​gan alumīnija sliedes. Sliedēm ir gala savienotāji, kas nodrošina papildu savienojuma punktu. Sliedes ir viens no konstrukciju metāla veidiem, kas iekļauti šasijas komplektos.

Lietas, kas jāņem vērā, izvēloties metāla konstrukcijas materiālu.VEX piedāvā metāla konstrukciju gabalus divos materiālu variantos: tērauds un alumīnijs. Konkrēta materiāla izmantošanai ir priekšrocības un trūkumi, pamatojoties uz materiāla īpašībām un pieejamajiem gabaliem. Abas materiālu iespējas var griezt, urbt, vīlēt un pārveidot, lai varētu izveidot pielāgotus dizainus.

Tērauda konstrukcijas metāls bija sākotnējais materiāls, kas bija pieejams, kad tika ieviesta VEX EDR sistēma. Mēģinot izlemt, vai izmantot tērauda konstrukcijas daļu, šeit ir dažas lietas, kas jāņem vērā, pieņemot lēmumu:

• Tērauda metāla gabali ir lētāki nekā alumīnijs, un tas var tikt ņemts vērā klases projektos. 
• Tērauda metāla gabali neliecas un negriežas tik viegli kā tie paši metāla gabali, kas izgatavoti no alumīnija. 
• Tērauda metāla gabali ir pieejami Boaster komplektā un metāla aparatūras komplektā. 
• Tērauda metāls ir pieejams 4 dažāda izmēra šasijas komplektos, kurus var sajaukt un pieskaņot vairākiem dažādiem dizainiem. 
• Tērauda metāls ir pieejams arī vairākos viena veida/garuma metāla komponentu iepakojumos. 

Zemāk esošajā grafikā parādīts VEX V5 izmantotā strukturālā metāla 3D modelis. 

 

Alumīnija konstrukcijas metāls vēlāk tika ieviests VEX EDR produktu līnijā, tomēr tā īpašības ļauj to plaši izmantot robotu sacensību projektēšanai. Mēģinot izlemt, vai izmantot alumīnija konstrukcijas daļu, šeit ir dažas lietas, kas jāņem vērā, pieņemot lēmumu:

• Alumīnija metāla gabali ir vieglāki, un tas nodrošina konkurences priekšrocības, jo jo vieglāka konstrukcija, jo vieglāk motoriem un pneimatiskajām sistēmām to pārvietot. 
• Alumīnija gabali ir nedaudz biezāki par tērauda gabaliem, un noteiktās orientācijās ir grūtāk izlīdzināt caurumus starp 2 vai vairākiem gabaliem. 
• Alumīnija detaļas ir mīkstākas nekā tērauda detaļas, kas var ļaut skrūvēm un piedziņas vārpstām iedziļināties kvadrātveida caurumu malās, kad uz tiem tiek uzlikts liels spriegums, un tas var radīt vaļīgu savienojumu. Tomēr šis maigums ļauj alumīniju griezt, urbt, vīlēt un pārveidot vieglāk nekā tēraudu. 
• Alumīnija metāla detaļas ir pieejamas alumīnija konstrukcijas komplektā un garajā alumīnija konstrukciju komplektā. 
• Alumīnijs ir pieejams alumīnija šasijas komplektā 25x25. 
• Alumīnija metāls ir pieejams arī vairākos viena tipa/garuma metāla komponentu iepakojumos. 

Savienojuma punkti

Savienojuma punkti ir ļoti svarīgi, lai izveidotu un pielāgotu jūsu VEX V5 robotu. Šie punkti ļauj droši piestiprināt dažādus komponentus, piemēram, motorus, sensorus un konstrukcijas elementus. Kvadrātveida caurumi metāla plāksnēs, sijās un stieņos ļauj viegli ievietot stiprinājumus. Trīsstūrveida ievilkumi sijās ļauj viegli saskaitīt caurumus, kas nepieciešami dažādu detaļu stiprināšanai. Ik pēc  5  kvadrātveida caurumiem ir ievilkums, lai viegli identificētu savienojuma punktus. 

Visus metāla gabalus var sajaukt un saskaņot, lai izveidotu ļoti efektīvu robota šasiju. Lēmumam par to, kāda veida metālu izmantot, nav jābūt “viss vai neviens”. Piemēram, alumīnija leņķi un sliedes var izmantot šasijas piedziņas daļai, lai tā būtu viegla, un tērauda C-kanālu var izmantot šasijas torņa daļai, lai nodrošinātu izturību lielas rokas vai pacēlāja atbalstam. sistēma. 

Jāatzīmē, ka metāla plāksnes un metāla stieņi (kas ir pieejami arī no tērauda un alumīnija) netika iekļauti šajā diskusijā par strukturālo metālu daļām. Tas ir tāpēc, ka plāksnēm un stieņiem nav materiāla, kas stiepjas visās 3 (X, Y,&Z) telpiskajās asīs, un tāpēc tiem nav konstrukcijas izturības, ko izmantot kā galveno šasijas sastāvdaļu. Tomēr šīs metāla daļas var veikt dažas ļoti svarīgas funkcijas šasijā, piemēram: 

• Plātnes un stieņus var izmantot, lai atbalstītu un savienotu citas konstrukcijas sastāvdaļas, lai nostiprinātu šasiju. 
• Tērauda plāksnes vai tērauda stieņus var uzstādīt vienā līmenī ar alumīnija konstrukcijas metāla gabalu, lai nostiprinātu tā kvadrātveida caurumus, kad vārpsta vai skrūve tiek ievietota caurumā un uz vārpstas/skrūves tiek pielikts liels spriegums. 
• Plāksnes un stieņi var nodrošināt līdzenu virsmu uz šasijas, lai uzstādītu tādus komponentus kā V5 Robot Brain, V5 Robot Radio un V5 Robot Battery.

Stiprinājumi

Kā stiprinājumi tiek izmantoti šasijas montāžai? Stiprinājumi ir detaļas, kas savieno metāla gabalus un citas konstrukcijas. Šasijas montāžai ir pieejami daudzi stiprinājumi. Ja vien šasijai nav konstrukcijas, kas paredzēta pagriezienam, katrā krustojumā ir jābūt diviem vai vairākiem savienojuma punktiem. Parasti, jo lielāks ir krustojums, jo vairāk ir jāizmanto stiprinājumi, taču tas nozīmē, ka konstrukcijai ir lielāks svars. Piemēram, ja tiek savienoti divi 5 caurumu C kanāli, skrūves ievietošana caur visiem 25 krustojošajiem caurumiem būtu pārmērīga. Klases šasija var nepiedzīvot tik lielu slodzi kā konkurētspējīga šasija. Klases šasijā var izmantot stiprinājumus, kas ir ātrāk montējami, piemēram, gultņu stiprinājuma kniedes, #8-32 sešstūra uzgriežņi, uzgriežņu stieņi un īkšķskrūves. Sacensību šasija būs jāsamontē ar skrūvēm un uzgriežņiem. Var izmantot arī 1-statu uzgriežņu fiksatorus un/vai 4-statu uzgriežņu fiksatorus. Atdales ir ļoti efektīvas arī šasijas montāžai. Atdalījums tiek izmantots, lai atdalītu divas daļas vienu no otras, vienlaikus izveidojot stingru savienojumu. No 8-32 atkāpes ir dažāda garuma no ¼” līdz 6”. Papildus šiem stiprinājumiem VEX Robotics Competition ir spēles noteikums par “skrūvēm bez VEX”, kas pieļauj jebkuru komerciāli pieejamo #4, #6, #8, M3, M3.5 vai M4 skrūvi līdz 2 collām (50,8). mm) garš (nomināls) un jebkurš komerciāli pieejams uzgrieznis, paplāksne un/vai starplikas (līdz 2” / 50,8 mm garš), lai piestiprinātu šīm skrūvēm. Šasijas savienojumus var arī pastiprināt, izmantojot ieliktņus, plāksnes un/vai stieņus.

Svarīgums

Robota šasija kalpo kā tā skelets, tāpēc ir svarīgi, lai tas būtu labi izstrādāts un labi samontēts. Robota veiksme vai neveiksme var būt atkarīga no šasijas. 

Konstrukciju metālu un aparatūru var iegādāties vietnē https://www.vexrobotics.com/vexedr/products/structure.