Een V5-chassis ontwerpen

Het chassis is het structurele onderdeel van de robot die de aandrijflijn bevat en waarmee de robot mobiel kan zijn met behulp van wielen, tanktreden of een andere methode. Een chassis wordt soms het frame van de robot genoemd. Het chassis biedt ook een structuur om manipulatoren zoals armen, klauwen, liften, ploegen, transportsystemen, objectopnames en andere ontwerpkenmerken die worden gebruikt om objecten te manipuleren, te bevestigen.

Bij het ontwerpen van een robotchassis komen veel overwegingen kijken.

Doel

Wat is het doel van de robot? Is het robotontwerp voor een klasproject of is het voor een wedstrijd? Als de robot voor een klaslokaalproject is, kan het chassis worden geassembleerd met minder zorg voor herhaalde interacties met andere robots. Als het chassis tijdens een wedstrijd buigt, draait of uit elkaar valt, kan de robot mogelijk niet langer effectief concurreren.

Maat

Zijn er maatregels voor de robot? Veel competities hebben maatregels opgenomen in de spelregels. Deze regels kunnen een maximale hoogte, breedte en lengte hebben die de robot aan het begin van een wedstrijd kan hebben en de regels kunnen een maximale horizontale uitbreiding en/of een maximale hoogtelimiet hebben. Het chassis moet zo groot zijn dat alle onderdelen van de robot binnen de maatvoeringsregels passen.

Vorm

Welke vorm krijgt het chassis? Een van de voordelen van het VEX EDR-systeem is dat het vele ontwerpen mogelijk maakt en een bijna eindeloze kans op creativiteit. Er zijn echter enkele aspecten waarmee rekening moet worden gehouden. De structurele metalen componenten assembleren veel gemakkelijker wanneer 90 o verbindingen worden gebruikt. De vorm van het chassis moet ruimte bieden voor de andere componenten van de robot, zoals het besturingssysteem, motoren, wielen, tandwielen en tandwielen. Een goede ontwerppraktijk is om het chassis met alle andere componenten vóór de montage in te delen om ervoor te zorgen dat de afstand werkt. Zorg ervoor dat de vorm van het chassis past bij het ontwerp van de aandrijflijn van de robot. Als de robot in een wedstrijd wordt gebruikt, zijn er dan vormen die een voordeel opleveren? Misschien zorgt een smallere vorm ervoor dat de robot gemakkelijker door het veld kan navigeren en/of gemakkelijker in een scorende zone kan passen. Misschien zal een bredere vorm de robot in staat stellen meer speelstukken te duwen of meer ruimte te bieden voor een inlaatsysteem. Misschien biedt een U-vorm ruimte voor een transportband en/of een speelstukmanipulator. Misschien is er een obstakel waar de robot onderdoor moet en kan het niet zo hoog zijn. Misschien moet de robot hoog of buiten de wielbasis reiken en is het voordelig om de chassisvorm te bouwen om de maximale grootte te vullen en een zo groot en stabiel mogelijk oppervlak te creëren.

Ondersteuning van assen

Het is belangrijk dat het ontwerp van het chassis twee parallelle steunpunten bevat voor eventuele assen die in het chassis worden gestoken. Als er geen twee steunen zijn voor elke as, zal de as lichtjes op en neer kunnen draaien op het enkele steunpunt en zal de as moeilijker te draaien maken. Hoe zwaarder de robotconstructie die de as ondersteunt, hoe belangrijker het is om deze twee steunpunten te bieden.

Voorbeelden van twee steunpunten

1 steunpunt (slecht) 2 steunpunten (goed) 2 steunpunten (goed)
file-i6CxBcNDv0.jpg file-A9XSkYEr41.jpg file-RfF71YApCH.jpg

Structurele metalen stukken

Welk type metalen constructiedelen worden gebruikt om het chassis te monteren? Het VEX EDR-systeem heeft veel beschikbare opties in staal en aluminium. Er zijn C-kanalen verkrijgbaar in 5 gaten en 2 gaten in zowel staal als aluminium. Er zijn aluminium C-kanalen in 3 gatenbreedte beschikbaar. Hoe breder het C-kanaal, hoe kleiner de kans dat het buigt of draait, maar het chassis zal zwaarder zijn. Er zijn Hoeken verkrijgbaar in zowel staal als aluminium met vierkante gaten en er zijn stalen Hoeken met slobgaten. Hoeken zijn ideaal voor het bevestigen en ondersteunen van torens. De stalen hoek met slobgaten maakt verbindingen mogelijk die niet 90 ozijn. Er zijn Rails verkrijgbaar in zowel staal als aluminium. Rails hebben eindverbinders die zorgen voor een extra aansluitpunt. Rails zijn een van de soorten structureel metaal die in de chassiskits zitten.

C-kanaal Hoek Het spoor
  file-fwue0Z7mOM.png bestand-269s9Hmaio.png file-bRojORSU6v.png

Aandachtspunten bij het selecteren van een metalen constructiemateriaal. VEX biedt metalen constructiedelen in twee materiaalopties: staal en aluminium. Er zijn voor- en nadelen aan het gebruik van een specifiek materiaal op basis van de materiaaleigenschappen en de beschikbare stukken. Beide materiaalopties kunnen worden gesneden, geboord, gevijld en opnieuw gevormd om aangepaste ontwerpen mogelijk te maken.

Het stalen constructiemetaal was het originele materiaal dat beschikbaar was toen het VEX EDR-systeem werd geïntroduceerd. Wanneer u probeert te beslissen of u een stalen constructiestuk wilt gebruiken, zijn hier een paar dingen waarmee u rekening moet houden bij de beslissing:

  • Stalen metalen stukken zijn minder duur dan aluminium en dit kan een overweging zijn bij klassikale projecten.
  • Stalen metalen stukken buigen of draaien niet zo gemakkelijk als dezelfde metalen stukken gemaakt van aluminium.
  • Stalen metalen onderdelen zijn verkrijgbaar in de Boaster Kit en de Metal Hardware Kit.
  • Staalmetaal is verkrijgbaar in 4 verschillende afmetingen chassiskits die kunnen worden gemengd en aangepast voor een aantal verschillende ontwerpen.
  • Staalmetaal is ook verkrijgbaar in een aantal metalen componentenpakketten van één type/lengte.

Het aluminium constructiemetaal werd later geïntroduceerd in de VEX EDR-productlijn, maar door zijn eigenschappen wordt het veel gebruikt voor ontwerpen in robotcompetities. Wanneer u probeert te beslissen of u een aluminium constructiestuk wilt gebruiken, zijn hier een paar dingen waarmee u rekening moet houden bij de beslissing:

  • Stukken aluminium metaal zijn lichter en dit biedt een concurrentievoordeel, want hoe lichter de structuur, hoe gemakkelijker het is voor motoren en pneumatische systemen om deze te verplaatsen.
  • Aluminium stukken zijn iets dikker dan de stalen stukken en in bepaalde richtingen is het moeilijker om de gaten tussen 2 of meer stukken uit te lijnen.
  • Aluminium stukken zijn zachter dan de stalen stukken, waardoor schroeven en aandrijfassen in de zijkanten van de vierkante gaten kunnen graven wanneer er een grote spanning op wordt uitgeoefend en dit kan leiden tot een losse verbinding. Door deze zachtheid kan aluminium echter gemakkelijker worden gesneden, geboord, gevijld en opnieuw gevormd dan staal.
  • Aluminium Metalen onderdelen zijn verkrijgbaar in de aluminium structuurkit en de lange aluminium structuurkit.
  • Aluminium is verkrijgbaar in een aluminium chassiskit 25x25.
  • Aluminiummetaal is ook verkrijgbaar in een aantal metalen componentenpakketten van één type/lengte.

Al deze metalen onderdelen kunnen worden gemengd en op elkaar afgestemd om een zeer effectief robotchassis te assembleren. De beslissing over welk type metaal te gebruiken hoeft niet alles of niets te zijn. Er kunnen bijvoorbeeld aluminium hoekprofielen en rails worden gebruikt voor het aandrijfgedeelte van het chassis om het licht te houden en stalen C-kanaal kan worden gebruikt voor het torengedeelte van het chassis om sterkte te bieden om een grote arm of lift te ondersteunen systeem.

Opgemerkt moet worden dat metalen platen en metalen staven (die ook verkrijgbaar zijn in zowel staal als aluminium) buiten deze bespreking van structurele metalen stukken zijn gelaten. Dit komt omdat platen en staven geen materiaal hebben dat zich uitstrekt in alle 3 (X,Y,&Z) ruimtelijke assen en daarom niet de structurele sterkte hebben om als een hoofdcomponent voor een chassis. Deze metalen onderdelen kunnen echter een aantal zeer belangrijke functies in een chassis vervullen, zoals:

  • Platen en staven kunnen worden gebruikt om de andere structurele componenten te ondersteunen en te verbinden om een chassis te verstijven.
  • Stalen platen of stalen staven kunnen vlak op een stuk aluminium constructiemetaal worden gemonteerd om de vierkante gaten te versterken wanneer een as of schroef door het gat wordt gestoken en er een grote spanning op de as/schroef wordt uitgeoefend.
  • Platen en staven kunnen een vlak oppervlak op een chassis bieden om componenten zoals de V5 Robot Brain, de V5 Robot Radio en de V5 Robot Battery te monteren.
Bord Bar
file-KdJfkanpdA.png file-vlUtekZTFO.png

Bevestigingsmiddelen

Hoe worden bevestigingsmiddelen gebruikt om het chassis te monteren? Bevestigingsmiddelen zijn onderdelen die de metalen delen en andere constructies met elkaar verbinden. Er zijn tal van bevestigingsmiddelen beschikbaar om een chassis te monteren.Tenzij het chassis een constructie heeft die is ontworpen om te draaien, moet elke kruising twee of meer verbindingspunten hebben. Als algemene regel geldt dat hoe meer spanning een verbinding heeft, hoe meer bevestigingsmiddelen moeten worden gebruikt, maar dit zal gelijk zijn aan meer gewicht voor het ontwerp. Als er bijvoorbeeld twee C-kanalen met 5 gaten worden aangesloten, is het overdreven om een schroef door alle 25 kruisende gaten te plaatsen. Een klaslokaalchassis ervaart mogelijk niet zo veel stress als een competitief chassis. Het klaslokaalchassis kan bevestigingsmiddelen gebruiken die sneller te monteren zijn, zoals de lagerbevestigingsklinknagels, #8-32 zeskantmoeren, moerstangen en duimschroeven. Een wedstrijdchassis moet met schroeven en moeren worden gemonteerd. Moerhouders met 1 poot en/of moerhouders met 4 standen kunnen ook worden gebruikt. Afstandhouders zijn ook zeer effectief voor het samenstellen van een chassis. Een impasse wordt gebruikt om twee delen van elkaar te scheiden en tegelijkertijd een starre verbinding te creëren. De #8-32 afstandhouders zijn er in verschillende lengtes tussen ¼” en 6”. Naast deze bevestigingsmiddelen heeft de VEX Robotics Competition een spelregel over "Niet-VEX-schroeven", waardoor elke in de handel verkrijgbare #4, #6, #8, M3, M3.5 of M4-schroef tot 2" (50,8 mm) lang (nominaal), en elke in de handel verkrijgbare moer, ring en/of afstandsstuk (tot 50,8 mm lang) om op deze schroeven te passen. Chassisverbindingen kunnen ook worden versterkt met hoekplaten, platen en/of staven.

Belang

Het chassis van de robot dient als zijn skelet, dus het is essentieel om een goed ontworpen en goed gemonteerd exemplaar te hebben. Het succes of falen van de robot kan afhangen van het chassis.

Veiligheidsgevaar:
bestand-csL2P8R5eL.png

Scherpe randjes

Vijl of schuur alle randen van het materiaal dat is gesneden glad om eventuele scherpe randen te verwijderen.

Veiligheidsgevaar:
bestand-BWEs33ErI1.png

Extreme temperatuur

Wees voorzichtig met materiaal dat net is gesneden.

Structureel metaal en hardware kunnen worden gekocht bij https://www.vexrobotics.com/vexedr/products/structure.