底盘是机器人的结构部件,它包含动力传动系统并允许机器人通过车轮,坦克履带,或其他方式移动。 底盘有时候被称为机器人的框架。 底盘还提供一个结构来安装诸如机械臂,钳爪,升降机构,推式机构,输送带系统,物体搜集器,以及其他设计用于操纵物体功能的操纵机构。

在设计一个机器人底盘时有很多种因素要考虑。

目的

机器人的目的是什么? 这个机器人是设计用于一个课堂项目或是一项竞赛? 如果机器人是用于课堂项目,它的底盘组装可能较少关注与其他机器人的交互。 在一场比赛中,如果底盘弯曲,扭曲,或散架,机器人可能无法有效完成比赛。

尺寸

机器人有尺寸规则吗? 许多竞赛在比赛规则有包含有尺寸规则。 这些规则有一台机器人在一场比赛开始时可以有的一个最大高度,宽度和长度,并且规则可能有一个最大水平伸展/或一个最大高度的限制。 底盘必须确定尺寸以确保所有机器人的部件符合尺寸规则。

形状

底盘将是什么形状? VEX EDR 系统的优势之一是允许很多种设计和几乎无限的创造力机会。 但是,有一些方面需要考虑。 当使用90o连接被时,金属结构部件组装要容易很多。 底盘形状应该为机器人的其他部件,比如控制系统,电机,车轮,齿轮以及链轮留出空间。 一个好的设计练习是在组装之前摆出底盘所有其他部件以确保空间可以使用。 确保底盘形状将适应机器人的底盘设计。 如果机器人将被使用在一项比赛,有提供一定优势的形状吗? 也许一个更窄的形状将允许机器人在场地上更容易导航和/或更容易适应得分区。 也许一个更宽的形状将允许机器人推动更多的比赛道具或为搜集器系统提供更多区域。 也许一个U型将为一个输送带和/或一个比赛道具操纵机构留出空间。 也许有一个障碍物机器人需要从其下方通过并且它不能那么高。 也许机器人将需要达到很高或超出轴距,并且搭建的底盘形状符合最大尺寸限制以及创造尽可能大且稳定的底部区域将会有利。

传动轴支撑

底盘的设计包含任何将被插入底盘的传动轴的两个平行支撑点很重要。 如果每根传动轴没有被提供两个支撑点,传动轴将被允许在单个支撑点上轻微上下摆动并且它将让传动轴更难转动。 传动轴支撑的机器人组件越重,提供这两个支撑点越重要。

两支撑点示例

一支撑点(差) 两支撑点(好) 两支撑点(好)
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金属结构件

哪种金属结构件将被用于组装底盘? VEX EDR 系统有很多可用的钢质和铝质选项。 有5孔和2孔宽度的钢质和铝质C型梁。 有3孔宽度的铝质C型梁可用。 C型梁越宽,越不可能弯曲或扭曲,但是底盘会更重。 有带方孔的钢质和铝质L型梁以及带槽孔的钢质L型梁可用。 L型梁是连接和支持塔架的理想选择。 带槽孔钢质L型梁允许非90 o连接。 有钢质和铝质横梁。 横梁有末端连接头可提供额外的连接点。 横梁是包含在底盘套装中的金属结构件类型之一。

C型梁 L型梁 横梁
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选择一个金属结构件材料时需要考虑的事项。VEX 提供两种材料选择的金属结构件:钢质和铝质。 根据材料属性和零件适用来使用一个特定材料有利有弊。 两种材料都可以被切割,钻孔,锉磨以及重新成型以进行自定义设计。

钢质金属结构件是 VEX EDR 系统被引入时适用的初始材料。 当尝试决定是否去使用一个金属结构零件时,这里有几点应当在决定时考虑的事项:

  • 钢质金属零件比铝质便宜并且这可能是在课堂项目中的一个考虑因素。
  • 钢质金属零件没有相同规格铝质金属零件那样容易弯曲或扭曲。
  • 钢质金属结构件在加强套装和金属硬件套装中有。
  • 在4种不同尺寸底盘套装中的钢质金属件可以被混合和匹配多种不同的设计。
  • 钢质金属件也在多种单一类型/长度金属部件合装中有。

铝质金属结构件稍后被引入 VEX EDR 产品线,但是它的属性使得它广泛的应用在机器人竞赛设计中。 当尝试决定时候使用一个铝质金属结构零件时,这里有几点在决定时应当考虑的事项:

  • 铝质金属零件更轻且这提供了一个竞争优势,因为结构越轻,电机和气缸系统越容易移动它。
  • 铝质零件比钢质零件稍厚,在某些方向上,在2个或更多零件之间对齐孔更困难。
  • 铝质零件比钢质零件更软,当它们有很大的压力施加在上面时可允许螺丝和传动轴钻入方孔侧面,这会造成连接松动。 但是这个柔软度让铝质比钢质更容易被切割,钻孔,锉磨和重新成型。
  • 铝质金属结构件在铝质构件套装和加长铝质构件套装中有。
  • 铝质件在25x25铝质底盘套装中有。
  • 钢质金属件也在多种单一类型/长度金属部件合装中有。

所有这些金属零件可以被混合和匹配来组装一个非常有效的底盘。 关于使用哪种底盘的决定不用是所有或者无。 例如,铝质L型梁和横梁可能被用于底盘的动力传动部分以便于保持轻便,钢质C型梁可能被用于底盘塔架的部分以便提供支撑一个大机械臂或升降系统的强度。

需要注意的是金属矩形块和金属条(也都有钢质和铝质)被排除在金属结构零件讨论之外。 这是因为矩形块和条没有在所有3个(X,Y,&Z)空间轴上扩展的材料,因此没有作为底盘主要部件的结构强度。 但是,这些金属零件可以在底盘上发挥非常重要的作用,比如:

  • 矩形块和条可被用于支撑和连接其他结构部件来强化底盘。
  • 当一根传动轴或螺丝穿过方孔并且有一个很大的作用力应用在其上时,钢质矩形块或钢条可被齐平安装到一块金属结构件上来加强它的方孔。
  • 矩形块和条可以在底盘上提供一个平面来安装像V5机器人主控器,V5机器人天线,以及V5机器人主控器电池这样的部件。
矩形块
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紧固件

紧固件如何用于组装底盘? 紧固件是连接金属件和其他结构到一起的零件。 有非常多的紧固件可用于组装一个底盘。除非底盘有一个结构设计为枢轴,每个交叉点需要有两个或更多的连接点。 作为一个通用规则,一个交叉点压力越大,应当使用的紧固件越多,但是这将等同于设计更重。 例如,如果两根5孔C型梁连接,放置一个螺丝穿过所有25个相交的孔将是过量的。 一个课堂底盘可能没有一个竞赛性底盘经历那么高的压力。 课堂底盘可能使用像轴承连接铆钉,#8-32 六角螺母,六角螺母条,以及手拧螺丝等紧固件来更快组装。 一个竞赛底盘将需要用螺丝和螺母组装。 单脚螺母固定座和/或四脚螺母固定座也可能被使用。 撑柱对组装底盘也非常有效。 当创造一个刚性连接时撑柱用于分开两个零件。 #8-32 撑柱在1/4"和6"之间有各种长度。 除了这些紧固件以外,VEX教育机器人竞赛有一项关于“非VEX螺丝”的竞赛规则,允许任何商用的#4,#6,#8,M3,M3.5或M4螺丝,最长2"(50.8mm)(标称),以及任何商用的螺帽,垫圈,和/或垫片(最长2"/50.8mm)来适配这些螺丝。 底盘交叉点也可能使用连接片,矩形块和/或条来加固。

重要性

底盘作为机器人的骨架,因此良好的设计和组装是必要的。 机器人的成功或失败取决于底盘。

安全风险:
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锋利的边缘

锉刀或砂纸打磨被切割的任何金属材料以去除任何锋利的边缘。

安全风险:
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极端温度

在刚被切割的材料附近要小心。

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