Проектування шасі V5

Шасі — це конструктивний компонент робота, який містить трансмісію та дозволяє роботу пересувати за допомогою коліс, протекторів бака або іншим способом. Шасі іноді називають рамою робота. Шасі також забезпечує конструкцію для кріплення маніпуляторів, таких як руки, кігті, підйомники, плуги, конвеєрні системи, приймачі об’єктів та інші елементи конструкції, які використовуються для маніпулювання об’єктами.

Розробляючи шасі робота, необхідно врахувати багато міркувань.

призначення

Яке призначення робота? Дизайн робота призначений для проекту в класі чи для конкурсу? Якщо робот призначений для проекту в класі, його шасі можна зібрати з меншою турботою про повторну взаємодію з іншими роботами. Якщо під час змагань шасі зігнеться, перекрутиться або розвалиться, робот може більше не мати змоги ефективно змагатися. 

Розмір

Чи існують правила визначення розміру робота? У багатьох змаганнях правила визначення розміру включені в правила гри. Ці правила можуть встановлювати максимальну висоту, ширину та довжину, яку робот може мати на початку матчу, і правила можуть мати максимальне горизонтальне розширення та/або обмеження максимальної висоти. Шасі має бути такого розміру, щоб усі компоненти робота відповідали правилам розміру.

Форма

Якої форми буде шасі? Одна з переваг системи VEX EDR полягає в тому, що вона дозволяє створювати багато дизайнів і майже нескінченні можливості для творчості. Однак є деякі аспекти, які слід враховувати. Металеві конструктивні компоненти збираються набагато легше, якщо використовувати з’єднання 90 ^o. Форма шасі має забезпечувати простір для інших компонентів робота, таких як система керування, двигуни, колеса, шестерні та зірочки. Хороша практика проектування полягає в тому, щоб розмістити шасі з усіма іншими компонентами перед складанням, щоб переконатися, що відстань буде працювати. Переконайтеся, що форма шасі відповідає конструкції трансмісії робота. Якщо робот буде використовуватися на змаганнях, чи існують форми, які забезпечать перевагу? Можливо, вужча форма дозволить роботу легше орієнтуватися на полі та/або легше поміститися в очкову зону. Можливо, ширша форма дозволить роботу штовхати більше ігрових фігур або забезпечить більше місця для впускної системи. Можливо, U-подібна форма дасть місце для конвеєра та/або маніпулятора ігрових фігур. Можливо, є перешкода, під яку робот повинен пройти, і він не може бути таким високим. Можливо, роботові потрібно буде піднятися високо або за межі колісної бази, і буде вигідно побудувати форму шасі, щоб заповнити максимальний ліміт розміру та створити якомога більший і стабільний слід.

Опора валів

Важливо, щоб конструкція шасі включала дві паралельні точки опори для будь-яких валів, які будуть вставлені в шасі. Якщо для кожного валу не передбачено дві опори, валу буде дозволено злегка повертатися вгору та вниз в одній точці опори, що ускладнить обертання валу. Чим важчий вузол робота, який підтримує вал, тим важливіше забезпечити ці дві точки опори.

Приклади двох точок опори

Конструкційні металеві елементи

Які конструктивні металеві деталі будуть використовуватися для складання шасі? Система VEX EDR має багато доступних опцій зі сталі та алюмінію. Доступні С-канали з 5 і 2 отворами як зі сталі, так і з алюмінію. Доступні алюмінієві С-канали шириною в 3 отвори. Чим ширший C-Channel, тим менша ймовірність його згинання або скручування, однак шасі буде важчим. Доступні сталеві та алюмінієві кутники з квадратними отворами, а також сталеві кутники з прорізними отворами. Кутники ідеально підходять для кріплення та підтримки опор. Сталевий кутник із прорізними отворами дозволяє виконувати з’єднання під кутом не 90 ^o. Рейки доступні як зі сталі, так і з алюмінію. Рейки мають кінцеві з’єднувачі, які забезпечують додаткову точку з’єднання. Рейки є одним із типів металевих конструкцій, що входять до комплектів шасі.

На що слід звернути увагу при виборі конструкційного металевого матеріалу.VEX пропонує металеві конструкції з двох варіантів матеріалу: сталь і алюміній. Існують переваги та недоліки використання конкретного матеріалу залежно від властивостей матеріалу та наявних деталей. Обидва варіанти матеріалу можна різати, свердлити, підпилювати та змінювати форму для створення індивідуальних дизайнів.

Сталевий конструкційний метал був оригінальним матеріалом, який був доступний, коли була представлена ​​система VEX EDR. Намагаючись вирішити, чи використовувати сталеву конструкцію, ось кілька речей, які слід враховувати при прийнятті рішення:

• Сталеві металеві деталі дешевші, ніж алюмінієві, і це можна враховувати в проектах класних кімнат. 
• Сталеві металеві деталі не згинаються або скручуються так легко, як ті ж металеві деталі, зроблені з алюмінію. 
• Сталеві металеві деталі доступні в комплекті Boaster Kit і Metal Hardware Kit. 
• Сталевий метал доступний у 4 комплектах шасі різних розмірів, які можна змішувати та поєднувати для кількох різних конструкцій. 
• Сталевий метал також доступний у кількох пакетах металевих компонентів одного типу/довжини. 

На малюнку нижче показано тривимірну модель металевої конструкції, яка використовується для VEX V5. 

 

Алюмінієвий конструкційний метал був представлений пізніше в лінійці продуктів VEX EDR, однак завдяки його властивостям він широко використовується для проектування робототехнічних змагань. Намагаючись вирішити, чи використовувати алюмінієву конструкцію, ось кілька речей, які слід враховувати при прийнятті рішення:

• Алюмінієві металеві деталі легші, і це забезпечує конкурентну перевагу, оскільки чим легша конструкція, тим легше двигунам і пневматичним системам її рухати. 
• Алюмінієві деталі трохи товщі, ніж сталеві, і в певних орієнтаціях важче вирівняти отвори між 2 або більше деталями. 
• Алюмінієві деталі м’якші, ніж сталеві, що може дозволити гвинтам і приводним валам врізатися в сторони квадратних отворів, коли на них діє велике навантаження, і це може призвести до ослаблення з’єднання. Однак ця м’якість дозволяє легше різати, свердлити, напилювати та формувати алюміній, ніж сталь. 
• Алюмінієві металеві деталі доступні в комплекті Aluminium Structure Kit і Long Aluminium Structure Kit. 
• Алюміній доступний у комплекті алюмінієвого шасі 25x25. 
• Металевий алюміній також доступний у кількох пакетах металевих компонентів одного типу/довжини. 

Точки підключення

Точки підключення мають вирішальне значення для конструювання та налаштування вашого робота VEX V5. Ці точки дозволяють надійно кріпити різні компоненти, такі як двигуни, датчики та елементи конструкції. Квадратні отвори в металевих пластинах, балках і прутках дозволяють легко вводити кріплення. Трикутні поглиблення в балках дозволяють легко порахувати отвори, необхідні для кріплення різних компонентів. Відступи позначають кожні п’ять квадратних отворів для легкого визначення точок з’єднання. 

Усі металеві деталі можна змішувати та поєднувати, щоб зібрати дуже ефективне шасі робота. Рішення про те, який тип металу використовувати, не має бути «все або нічого». Наприклад, алюмінієвий куток і рейки можна використовувати для трансмісійної частини шасі, щоб зберегти її легкістю, а сталевий С-канал можна використовувати для баштової частини шасі, щоб забезпечити міцність для підтримки великої руки або підйому система. 

Слід зазначити, що металеві пластини та металеві прути (які також доступні як зі сталі, так і з алюмінію) залишилися поза увагою до цього обговорення металевих конструкцій. Це пов’язано з тим, що плити та стрижні не мають матеріалу, який простягається по всіх 3 (X, Y,&Z) просторових осях, і тому не мають структурної міцності, щоб використовувати їх як основний компонент для шасі. Однак ці металеві частини можуть виконувати деякі дуже важливі функції в шасі, наприклад: 

• Пластини та стрижні можна використовувати для підтримки та з’єднання інших конструктивних компонентів для посилення жорсткості шасі. 
• Сталеві пластини або сталеві стержні можна встановити врівень із шматком алюмінієвого конструкційного металу для посилення його квадратних отворів, коли вал або гвинт вставляється крізь отвір і вал/гвинт відчуває велике навантаження. 
• Пластини та планки можуть створити плоску поверхню на шасі для встановлення таких компонентів, як мозок робота V5, радіоприймач робота V5 та батарея робота V5.

Кріплення

Як кріпильні елементи використовуються для складання шасі? Кріпильні елементи - це деталі, які з'єднують між собою металеві частини та інші конструкції. Для складання шасі доступні численні кріплення. Якщо шасі не має поворотної конструкції, кожне з’єднання повинно мати дві або більше точок з’єднання. За загальним правилом, чим більше напруження має з’єднання, тим більше кріпильних елементів слід використовувати, однак це дорівнюватиме більшій вазі конструкції. Наприклад, якщо з’єднуються два C-канали з 5 отворами, просувати гвинт через усі 25 отворів, що перетинаються, буде надмірним. Шасі класної кімнати може не зазнавати такого великого навантаження, як шасі змагань. У шасі класу можуть використовуватися кріпильні елементи, які швидше збираються, як-от заклепки для кріплення підшипників, шестигранні гайки № 8-32, гайкові планки та гвинти з головкою. Змагальне шасі потрібно буде зібрати за допомогою гвинтів і гайок. Також можна використовувати фіксатори гайки з 1 опорою та/або фіксатори гайки з 4 опорами. Стойки також дуже ефективні для складання шасі. Для відокремлення двох частин одна від одної при створенні жорсткого з’єднання використовується опора. #8-32 Standoffs бувають різної довжини від ¼” до 6”. На додаток до цих кріпильних елементів, VEX Robotics Competition має правила гри щодо «гвинтів, які не є VEX», за якими допускаються будь-які комерційно доступні гвинти №4, №6, №8, М3, М3,5 або М4 діаметром до 2 дюймів (50,8). мм) довжиною (номінальною) і будь-якою доступною у продажу гайкою, шайбою та/або прокладкою (довжиною до 2 дюймів / 50,8 мм) для встановлення цих гвинтів. З’єднання шасі також можна посилити за допомогою косинок, пластин і/або брусків.

Важливість

Шасі робота служить його скелетом, тому важливо мати добре спроектоване та добре зібране. Успіх або невдача робота може залежати від шасі. 

Конструкційний метал і фурнітуру можна придбати за адресою https://www.vexrobotics.com/vexedr/products/structure.