Designa ett V5-chassi

Chassit är robotens strukturella komponent som innehåller drivlinan och gör att roboten kan vara mobil med hjälp av hjul, tanksteg eller någon annan metod. Ett chassi kallas ibland för robotens ram. Chassit tillhandahåller också en struktur för att fästa manipulatorer såsom armar, klor, lyftar, plogar, transportbandssystem, objektintag och andra designfunktioner som används för att manipulera objekt.

Det finns många överväganden att göra när man designar ett robotchassi.

Ändamål

Vad är robotens syfte? Är robotdesignen för ett klassrumsprojekt eller är den för en tävling? Om roboten är avsedd för ett klassrumsprojekt kan dess chassi monteras med mindre hänsyn till upprepade interaktioner med andra robotar. Om chassit böjs, vrids eller faller isär under en tävling kan roboten inte längre tävla effektivt. 

Storlek

Finns det storleksregler för roboten? Många tävlingar har storleksregler inkluderade i spelreglerna. Dessa regler kan ha en maximal höjd, bredd och längd som roboten kan ha i början av en match och reglerna kan ha en maximal horisontell expansion och/eller en maximal höjdgräns. Chassit måste dimensioneras så att alla robotens komponenter passar inom dimensioneringsreglerna.

Form

Vilken form kommer chassit att ha? En av fördelarna med VEX EDR-systemet är att det möjliggör många olika designmöjligheter och nästan oändliga möjligheter till kreativitet. Det finns dock vissa aspekter att beakta. De strukturella metallkomponenterna monteras mycket enklare när 90 ^o -anslutningar används. Chassits form bör ge utrymme för robotens övriga komponenter såsom styrsystem, motorer, hjul, kugghjul och kedjehjul. En bra konstruktionspraxis är att lägga ut chassit med alla andra komponenter före monteringen för att säkerställa att avståndet fungerar. Se till att chassits form passar robotens drivlina. Om roboten ska användas i en tävling, finns det former som ger en fördel? Kanske en smalare form gör att roboten lättare kan navigera på planen och/eller lättare passa in i en poängzon. Kanske en bredare form gör att roboten kan trycka fler spelpjäser eller ge mer utrymme för ett intagssystem. Kanske en U-form ger plats för ett transportband och/eller en manipulator för spelpjäser. Kanske finns det ett hinder som roboten behöver ta sig under och den kan inte vara lika hög. Roboten kanske behöver nå högt upp eller utanför hjulbasen och det är fördelaktigt att bygga chassit så att det fyller den maximala storleksgränsen och skapar ett så stort och stabilt fotavtryck som möjligt.

Stöd av axlar

Det är viktigt att chassits konstruktion inkluderar två parallella stödpunkter för eventuella axlar som ska sättas in i chassit. Om två stöd inte finns för varje axel, kommer axeln att tillåtas att svänga något upp och ner på den enda stödpunkten och det kommer att göra axeln svårare att snurra. Ju tyngre robotaggregatet som axeln stöder, desto viktigare är det att tillhandahålla dessa två stödpunkter.

Exempel på två stödpunkter

Strukturella metalldelar

Vilken typ av strukturella metalldelar kommer att användas för att montera chassit? VEX EDR-systemet har många tillgängliga alternativ i stål och aluminium. Det finns C-kanaler tillgängliga i 5-håls och 2-håls bredd i både stål och aluminium. Det finns C-profiler i aluminium i 3 håls bredd. Ju bredare C-kanalen är, desto mindre sannolikt är det att den böjs eller vrids, men chassit blir tyngre. Det finns vinklar i både stål och aluminium med fyrkantiga hål och det finns stålvinklar med slitsade hål. Vinklar är idealiska för att fästa och stödja torn. Stålvinkeln med slitsade hål möjliggör anslutningar som inte är 90 ^o/. Det finns räcken i både stål och aluminium. Skenorna har ändkopplingar som ger en extra anslutningspunkt. Skenor är en av de typer av strukturmetall som ingår i chassisatserna.

Saker att tänka på när du väljer ett konstruktionsmaterial i metall.VEX erbjuder metallkonstruktioner i två materialalternativ: stål och aluminium. Det finns fördelar och nackdelar med att använda ett specifikt material baserat på materialets egenskaper och de tillgängliga delarna. Båda materialalternativen kan skäras, borras, filas och omformas för att möjliggöra anpassade konstruktioner.

Stålkonstruktionen var det ursprungliga materialet som fanns tillgängligt när VEX EDR-systemet introducerades. När man försöker bestämma sig för om man ska använda en stålkonstruktion är det några saker man bör ta hänsyn till:

• Stålmetalldelar är billigare än aluminium och detta kan vara en faktor att beakta i klassrumsprojekt. 
• Stålmetalldelar böjs eller vrids inte lika lätt som samma metalldelar gjorda av aluminium. 
• Ståldelar finns tillgängliga i Boaster-kittet och metallbeslagskittet. 
• Stålmetall finns i chassisatser i fyra olika storlekar som kan mixas och matchas för ett antal olika designer. 
• Stålmetall finns också i ett antal förpackningar av metallkomponenter av en enda typ/längd. 

Grafiken nedan visar en 3D-modell av den strukturella metallen som används för VEX V5. 

 

Aluminiumkonstruktionsmetallen introducerades senare i VEX EDR-produktlinjen, men dess egenskaper gör att den används i stor utsträckning för design i robottävlingar. När du försöker bestämma om du ska använda en konstruktionsdel i aluminium, är det några saker att ta hänsyn till i beslutet:

• Aluminiummetalldelar är lättare och detta ger en konkurrensfördel eftersom ju lättare strukturen är, desto lättare är det för motorer och pneumatiska system att flytta den. 
• Aluminiumbitar är något tjockare än stålbitar och i vissa orienteringar är det svårare att justera hålen mellan två eller fler bitar. 
• Aluminiumbitar är mjukare än stålbitar vilket kan göra att skruvar och drivaxlar kan gräva sig in i sidorna av de fyrkantiga hålen när de utsätts för stor belastning och detta kan skapa en lös förbindning. Men denna mjukhet gör att aluminium kan skäras, borras, filas och formas om enklare än stål. 
• Aluminiummetalldelar finns tillgängliga i aluminiumstruktursatsen och den långa aluminiumstruktursatsen. 
• Aluminium finns i ett aluminiumchassissats 25x25. 
• Aluminiummetall finns också i ett antal förpackningar av metallkomponenter av en enda typ/längd. 

Anslutningspunkter

Anslutningspunkter är avgörande för att konstruera och anpassa din VEX V5-robot. Dessa punkter möjliggör säker fastsättning av olika komponenter, såsom motorer, sensorer och strukturella element. Fyrkantiga hål i metallplattorna, balkarna och stängerna gör det enkelt att komma åt fästelement. Triangulära fördjupningar i balkarna gör att du enkelt kan räkna de hål du behöver för att fästa olika komponenter. En fördjupning markerar var kvadratiska hål för enkel identifiering av anslutningspunkter. 

Alla metalldelar kan blandas och matchas för att montera ett mycket effektivt robotchassi. Beslutet om vilken typ av metall som ska användas behöver inte vara ett allt eller inget. Till exempel kan aluminiumvinklar och -skenor användas för drivlinan i chassit för att hålla det lätt, och stål-C-kanal kan användas för torndelen av chassit för att ge styrka för att stödja en stor arm eller ett lyftsystem. 

Det bör noteras att metallplattor och metallstänger (som också finns i både stål och aluminium) utelämnades från denna diskussion om strukturella metalldelar. Detta beror på att plattor och stänger inte har material som sträcker sig längs alla 3 (X, Y,&Z) rumsaxlar och därför inte har den strukturella styrka som krävs för att användas som huvudkomponent för ett chassi. Dessa metalldelar kan dock fylla några mycket viktiga funktioner i ett chassi, såsom: 

• Plattor och stänger kan användas för att stödja och ansluta andra strukturella komponenter för att förstyva ett chassi. 
• Stålplattor eller stålstänger kan monteras i jämnhöjd med en bit aluminiumkonstruktion för att förstärka dess fyrkantiga hål när en axel eller skruv förs in genom hålet och axeln/skruven utsätts för stor spänning. 
• Plattor och stänger kan ge en plan yta på ett chassi för att montera komponenter som V5 Robot Brain, V5 Robot Radio och V5 Robot Battery.

Fästelement

Hur används fästelement för att montera chassit? Fästelement är delar som förbinder metalldelar och andra strukturer. Det finns många fästelement tillgängliga för att montera ett chassi. Om inte chassit har en struktur som är konstruerad för att kunna vridas, måste varje förbindelse ha två eller fler anslutningspunkter. Som en allmän regel, ju mer påfrestning en förbindning har, desto fler fästelement bör användas, men detta kommer att innebära mer vikt för konstruktionen. Om till exempel två 5-håls C-kanaler ska anslutas, skulle det vara överdrivet att placera en skruv genom alla 25 korsande hål. Ett klassrumschassi kanske inte utsätts för lika hög belastning som ett konkurrerande chassi. Klassrumschassit kan använda fästelement som är snabbare att montera, såsom lagernitar, sexkantsmuttrar #8-32, mutterstänger och tumskruvar. Ett tävlingschassi måste monteras med skruvar och muttrar. 1-stolps mutterhållare och/eller 4-stolps mutterhållare kan också användas. Distanser är också mycket effektiva för att montera ett chassi. Ett avståndshållare används för att separera två delar från varandra samtidigt som en styv förbindelse skapas. #8-32-avståndshållarna finns i olika längder mellan ¼” och 6”. Utöver dessa fästelement har VEX Robotics Competition en spelregel om "icke-VEX-skruvar" som tillåter att alla kommersiellt tillgängliga #4, #6, #8, M3, M3.5 eller M4-skruvar upp till 2" (50,8 mm) långa (nominellt), och alla kommersiellt tillgängliga muttrar, bricka och/eller distanser (upp till 2" / 50,8 mm långa) passar dessa skruvar. Chassiförbindningar kan också förstärkas med hjälp av kilar, plattor och/eller stänger.

Betydelse

Robotens chassi fungerar som dess skelett, så det är viktigt att ha ett väl utformat och välmonterat sådant. Robotens framgång eller misslyckande kan bero på chassit. 

Strukturmetall och hårdvara kan köpas på https://www.vexrobotics.com/vexedr/products/structure.