Projetando um chassi V5

O chassi é o componente estrutural do robô que contém o sistema de transmissão e permite que o robô seja móvel usando rodas, esteiras de tanque ou outro método. Um chassi às vezes é chamado de estrutura do robô. O chassi também fornece uma estrutura para acoplar manipuladores, como braços, garras, elevadores, arados, sistemas de transporte, entradas de objetos e outros recursos de design usados para manipular objetos.

Há muitas considerações a serem feitas ao projetar um chassi de robô.

Propósito

Qual é o propósito do robô? O design do robô é para um projeto de sala de aula ou para uma competição? Se o robô for para um projeto de sala de aula, seu chassi pode ser montado com menos preocupação com interações repetidas com outros robôs. Durante uma competição, se o chassi entortar, torcer ou se desmanchar, o robô pode não conseguir mais competir efetivamente. 

Tamanho

Existem regras de dimensionamento para o robô? Muitas competições têm regras de dimensionamento incluídas nas regras do jogo. Essas regras podem ter uma altura, largura e comprimento máximos que o robô pode ter no início de uma partida e as regras podem ter uma expansão horizontal máxima e/ou um limite de altura máxima. O chassi deve ser dimensionado para que todos os componentes do robô se ajustem às regras de dimensionamento.

Forma

Qual será o formato do chassi? Uma das vantagens do sistema VEX EDR é que ele permite muitos designs e uma oportunidade quase infinita para a criatividade. No entanto, há alguns aspectos a serem considerados. Os componentes estruturais metálicos são montados muito mais facilmente quando são usadas conexões de 90 ^o. O formato do chassi deve permitir espaço para outros componentes do robô, como o sistema de controle, motores, rodas, engrenagens e rodas dentadas. Uma boa prática de design é dispor o chassi com todos os outros componentes antes da montagem para garantir que o espaçamento funcione. Certifique-se de que o formato do chassi acomodará o design do sistema de transmissão do robô. Se o robô for usado em uma competição, há formatos que proporcionarão uma vantagem? Talvez um formato mais estreito permita que o robô navegue pelo campo com mais facilidade e/ou se encaixe em uma zona de pontuação com mais facilidade. Talvez um formato mais largo permita que o robô empurre mais peças do jogo ou forneça mais área para um sistema de admissão. Talvez um formato em U permita espaço para uma esteira transportadora e/ou um manipulador de peças de jogo. Talvez haja um obstáculo por baixo do qual o robô precise passar e ele não possa ser tão alto. Talvez o robô precise alcançar algo alto ou fora da distância entre eixos e será vantajoso construir o formato do chassi para preencher o limite máximo de tamanho e criar uma pegada tão grande e estável quanto possível.

Suporte de eixos

É importante que o projeto do chassi incorpore dois pontos paralelos de suporte para quaisquer eixos que serão inseridos no chassi. Se não forem fornecidos dois suportes para cada eixo, o eixo poderá girar levemente para cima e para baixo no único ponto de apoio, o que tornará o eixo mais difícil de girar. Quanto mais pesado for o conjunto do robô que o eixo suporta, mais importante será fornecer esses dois pontos de suporte.

Exemplos de dois pontos de apoio

Peças Estruturais Metálicas

Que tipo de peças metálicas estruturais serão usadas para montar o chassi? O sistema VEX EDR tem muitas opções disponíveis em aço e alumínio. Há canais C disponíveis com 5 e 2 furos de largura, tanto em aço quanto em alumínio. Há canais C de alumínio disponíveis com 3 furos de largura. Quanto mais largo o canal C, menor a probabilidade de ele dobrar ou torcer, porém o chassi será mais pesado. Há ângulos disponíveis em aço e alumínio com furos quadrados e há ângulos de aço com furos ranhurados. Os ângulos são ideais para fixar e suportar torres. O ângulo de aço com furos ranhurados permite conexões que não sejam de 90 ^o. Há trilhos disponíveis em aço e alumínio. Os trilhos têm conectores finais que fornecem um ponto de conexão adicional. Os trilhos são um dos tipos de metal estrutural incluídos nos kits de chassi.

Coisas a considerar ao selecionar um material metálico estrutural.A VEX oferece peças de estrutura metálica em duas opções de materiais: aço e alumínio. Há vantagens e desvantagens em usar um material específico com base nas propriedades do material e nas peças disponíveis. Ambas as opções de material podem ser cortadas, perfuradas, lixadas e remodeladas para permitir designs personalizados.

O metal estrutural de aço era o material original disponível quando o sistema VEX EDR foi introduzido. Ao tentar decidir se deve usar uma peça estrutural de aço, aqui estão algumas coisas que devem ser consideradas na decisão:

• Peças de aço são mais baratas que as de alumínio e isso pode ser uma consideração em projetos de sala de aula. 
• Peças de aço não dobram ou torcem tão facilmente quanto as mesmas peças de alumínio. 
• Peças de metal de aço estão disponíveis no Kit Boaster e no Kit de Ferragens de Metal. 
• O metal de aço está disponível em 4 kits de chassi de tamanhos diferentes que podem ser misturados e combinados para criar diversos designs. 
• O metal de aço também está disponível em diversos pacotes de componentes metálicos de tipo/comprimento único. 

O gráfico abaixo mostra um modelo 3D de metal estrutural usado no VEX V5. 

 

O metal estrutural de alumínio foi introduzido posteriormente na linha de produtos VEX EDR, porém suas propriedades o tornam amplamente utilizado em projetos de competições de robótica. Ao tentar decidir se deve usar uma peça estrutural de alumínio, aqui estão algumas coisas que devem ser consideradas na decisão:

• As peças metálicas de alumínio são mais leves e isso proporciona uma vantagem competitiva porque quanto mais leve a estrutura, mais fácil é para motores e sistemas pneumáticos movimentá-la. 
• As peças de alumínio são ligeiramente mais grossas que as de aço e, em certas orientações, é mais difícil alinhar os furos entre duas ou mais peças. 
• As peças de alumínio são mais macias do que as de aço, o que pode permitir que parafusos e eixos de transmissão fiquem presos nas laterais dos furos quadrados quando há muita tensão sobre eles, o que pode criar uma conexão frouxa. No entanto, essa maciez permite que o alumínio seja cortado, perfurado, lixado e remodelado com mais facilidade do que o aço. 
• Peças de metal de alumínio estão disponíveis no Kit de estrutura de alumínio e no Kit de estrutura de alumínio longa. 
• O alumínio está disponível em um kit de chassi de alumínio 25x25. 
• O metal alumínio também está disponível em diversos pacotes de componentes metálicos de tipo/comprimento único. 

Pontos de conexão

Os pontos de conexão são essenciais para construir e personalizar seu robô VEX V5. Esses pontos permitem a fixação segura de vários componentes, como motores, sensores e elementos estruturais. Furos quadrados nas placas, vigas e barras de metal permitem fácil entrada de fixadores. Reentrâncias triangulares nas vigas permitem que você conte facilmente os furos necessários para fixar diferentes componentes. Uma marca de recuo a cada cinco furos quadrados para fácil identificação dos pontos de conexão. 

Todas as peças de metal podem ser misturadas e combinadas para montar um chassi de robô muito eficaz. A decisão sobre qual tipo de metal usar não precisa ser uma questão de tudo ou nada. Por exemplo, ângulos e trilhos de alumínio podem ser usados na parte de transmissão do chassi para mantê-lo leve, e o canal C de aço pode ser usado na parte da torre do chassi para fornecer resistência para suportar um braço grande ou sistema de elevação. 

É preciso observar que placas e barras de metal (que também estão disponíveis em aço e alumínio) foram deixadas de fora desta discussão sobre peças de metal estrutural. Isso ocorre porque placas e barras não têm material que se estenda em todos os 3 eixos espaciais (X, Y,&Z) e, portanto, não têm a resistência estrutural para serem usadas como componente principal de um chassi. No entanto, essas peças metálicas podem desempenhar algumas funções muito importantes em um chassi, como: 

• Placas e barras podem ser usadas para apoiar e conectar outros componentes estruturais para enrijecer um chassi. 
• Placas ou barras de aço podem ser montadas rente a uma peça de metal estrutural de alumínio para reforçar seus furos quadrados quando um eixo ou parafuso é inserido através do furo e o eixo/parafuso sofre uma grande tensão aplicada a ele. 
• Placas e barras podem fornecer uma superfície plana em um chassi para montar componentes como o V5 Robot Brain, o V5 Robot Radio e a V5 Robot Battery.

Fixadores

Como os fixadores são usados para montar o chassi? Fixadores são peças que conectam peças de metal e outras estruturas. Há vários fixadores disponíveis para montar um chassi. A menos que o chassi tenha uma estrutura projetada para girar, cada junção precisa ter dois ou mais pontos de conexão. Como regra geral, quanto maior a tensão em uma junção, mais fixadores devem ser usados; no entanto, isso resultará em mais peso para o projeto. Por exemplo, se dois canais C de 5 furos estiverem sendo conectados, colocar um parafuso em todos os 25 furos de intersecção seria excessivo. Um chassi de sala de aula pode não sofrer tanto estresse quanto um chassi competitivo. O chassi da sala de aula pode usar fixadores mais rápidos de montar, como rebites de fixação de rolamentos, porcas sextavadas nº 8-32, barras de fixação e parafusos de aperto manual. Um chassi de competição precisará ser montado com parafusos e porcas. Retentores de porca de 1 poste e/ou retentores de porca de 4 postes também podem ser usados. Os espaçadores também são muito eficazes para montar um chassi. Um espaçador é usado para separar duas partes uma da outra, criando uma conexão rígida. Os espaçadores #8-32 vêm em vários comprimentos entre ¼” e 6”. Além desses fixadores, a Competição de Robótica VEX tem uma regra de jogo sobre "parafusos não VEX", que permite qualquer parafuso comercialmente disponível #4, #6, #8, M3, M3.5 ou M4 de até 2" (50,8 mm) de comprimento (nominal) e qualquer porca, arruela e/ou espaçador comercialmente disponível (de até 2" / 50,8 mm de comprimento) para se encaixar nesses parafusos. As junções do chassi também podem ser reforçadas usando reforços, placas e/ou barras.

Importância

O chassi do robô serve como seu esqueleto, por isso é essencial ter um bem projetado e bem montado. O sucesso ou o fracasso do robô pode depender do chassi. 

Metal estrutural e hardware podem ser adquiridos em https://www.vexrobotics.com/vexedr/products/structure.