Δημιουργία ρομπότ FTC χρησιμοποιώντας μη παραδοσιακές μεθόδους: 4 βήματα

2024 Συγγραφέας: John Day | [email protected]. Τελευταία τροποποίηση: 2024-01-30 08:35

Πολλές ομάδες που συμμετέχουν στο FIRST Tech Challenge κατασκευάζουν τα ρομπότ τους χρησιμοποιώντας εξαρτήματα TETRIX τα οποία, αν και είναι εύκολο να συνεργαστούν, δεν επιτρέπουν τη μεγαλύτερη ελευθερία ή βιομηχανική μηχανική. Η ομάδα μας έχει θέσει ως στόχο μας να αποφύγουμε εντελώς τα μέρη TETRIX και να δημιουργήσουμε ένα ρομπότ από την αρχή, χρησιμοποιώντας μια πρώτη φιλοσοφία σχεδίασης για να το κάνουμε αυτό. Παρόλο που μπορεί να είναι ένα αποθαρρυντικό έργο και απαιτεί πολλή δουλειά, η διαδικασία αποδίδει πολύ όσον αφορά την εκμάθηση της διαδικασίας μηχανικής καθώς και την ποιότητα του ρομπότ που μπορείτε να δημιουργήσετε. Για να εμπνεύσουμε τις ομάδες να υιοθετήσουν αντισυμβατικές προσεγγίσεις στο FTC και να τους βοηθήσουν να ξεκινήσουν το ταξίδι τους στην μηχανική, συγκεντρώσαμε τον ακόλουθο οδηγό για να λειτουργήσουμε ως γενικός οδηγός πληροφοριών για την κατασκευή μη παραδοσιακών ρομπότ FTC.

Βήμα 1: Η Φιλοσοφία "Design First"

Μια σημαντική πτυχή των ρομπότ κατά παραγγελία είναι η ανάγκη να σχεδιάσετε αυτό που θέλετε να φτιάξετε πριν επιχειρήσετε να το κατασκευάσετε. Ενώ τα ρομπότ που κατασκευάζονται από το TETRIX είναι εύκολο να διαχωριστούν και μπορούν να χρησιμοποιηθούν αλλού, τα ακατάλληλα σχεδιασμένα προσαρμοσμένα μέρη είναι αποτελεσματικά άχρηστα και σπατάλη υλικών και χρόνου. Έτσι, θα πρέπει να αφιερώσετε χρόνο για να σχεδιάσετε το μέρος σας και να επαληθεύσετε ότι έχει σχεδιαστεί σωστά πριν επιχειρήσετε να το κατασκευάσετε.

Το παραπάνω βίντεο που δημιουργήθηκε από την ομάδα μας αναλύει τη σημασία του σχεδιασμού πρώτα των ρομπότ και των βημάτων στον κύκλο της μηχανικής.

Βήμα 2: Εύρεση εξαρτημάτων και εργαλείων

Αφού σχεδιάσετε το σχέδιό σας, είναι καλή ιδέα να κάνετε μια λίστα με τα εμπορικά εξαρτήματα, πρώτες ύλες και εργαλεία που νομίζετε ότι θα χρειαστείτε. Λαμβάνοντας υπόψη τους κινητήρες, τις βίδες, τους τροχούς, τα ρουλεμάν, τους αισθητήρες και τα εργαλεία που θα χρειαστείτε όσο το δυνατόν νωρίτερα, θα βεβαιωθείτε ότι δεν θα έχετε λαιμόκοψη λόγω έλλειψης πόρων αργότερα τη σεζόν.

Ένα τοπικό κατάστημα υλικού είναι πάντα ένα καλό μέρος για να ξεκινήσετε όταν αγοράζετε COTS. Μερικά καλά μέρη από τα οποία η ομάδα μας έχει πάρει COTS περιλαμβάνουν:

• Ace Hardware - ένα κατάστημα υλικού με μεγάλη ποικιλία εξαρτημάτων και εργαλείων. διαθέτει ηλεκτρονικό κατάστημα και υπηρεσία παράδοσης.
• McMaster -Carr - προμηθευτής COTS, πρώτων υλών και εργαλείων. διαθέτει ηλεκτρονικό κατάστημα και υπηρεσία παράδοσης.
• Amazon - Ηλεκτρονικό κατάστημα. πουλάει τα περισσότερα.

Πιο πάνω είναι ένα βίντεο που η ομάδα μας έκανε να περπατάμε στο τοπικό μας Ace Hardware, να εξετάζουμε τις χρήσεις διαφόρων τμημάτων και εργαλείων.

Βήμα 3: Σχεδιάζοντας το ρομπότ σας

Για να μπορέσετε να κατασκευάσετε το ρομπότ σας, θα πρέπει να το σχεδιάσετε. Ευτυχώς, υπάρχει μια ποικιλία λογισμικού σχεδιασμού με τη βοήθεια υπολογιστή (CAD) διαθέσιμη στους μαθητές δωρεάν. Υπάρχει επίσης μια ποικιλία διαθέσιμων πόρων για να μάθετε πώς να τα χρησιμοποιείτε, με τη μορφή βίντεο, γραπτών οδηγών και πινάκων φόρουμ.

Ακολουθεί μια λίστα με διάφορα λογισμικά 3D CAD - η ομάδα μας χρησιμοποιεί το Fusion 360:

• Autodesk Fusion 360 - διατίθεται δωρεάν για μαθητές και εκπαιδευτικούς.
• Rhino 3D - διατίθεται δωρεάν για μαθητές και δασκάλους.
• SOLIDWORKS - διατίθεται για μαθητές των οποίων τα σχολεία έχουν 40 δικτυωμένες θέσεις ή 100 δικτυωμένες θέσεις.

Παρακάτω είναι ένα βίντεο της ομάδας μας που συζητά τα πλεονεκτήματα της χρήσης του Fusion 360 για να σχεδιάσετε το ρομπότ σας. Αυτά τα πλεονεκτήματα περιλαμβάνουν την υπηρεσία cloud, την ευκολία με την οποία μπορείτε να εξάγετε μοντέλα με διάφορους τρόπους, την ευκολία εισαγωγής μοντέλων και τα εργαλεία προσομοίωσης δοκιμής πίεσης.

Βήμα 4: Στρατηγικές και επιλογές κατασκευής

Μόλις δημιουργήσετε ένα σχέδιο και επαληθεύσετε την ακρίβειά του, θα είναι καιρός να το κατασκευάσετε. Πριν το κάνετε αυτό, η ομάδα σας θα πρέπει να κάνει ένα πρόγραμμα ροής εργασίας έτσι ώστε να κατασκευάζετε με αποτελεσματικό ρυθμό. αυτό είναι ιδιαίτερα σημαντικό για ομάδες που διαθέτουν περιορισμένους παραγωγικούς πόρους, καθώς αυτές θα αποτελέσουν εμπόδιο εάν ο χρόνος δεν διαχειριστεί σωστά. Αυτή η διαχείριση είναι γνωστή ως μηχανική διαδικασίας και οι πόροι που πρέπει να γνωρίζουν οι ομάδες περιλαμβάνουν:

• Πόροι μηχανών - η διαθεσιμότητα μηχανών.
• Ανθρώπινοι πόροι - η διαθεσιμότητα των μελών της ομάδας και η ικανότητά τους να εργάζονται σε πράγματα.
• Ακατέργαστοι πόροι - υλικά που χρησιμοποιούνται για τη δημιουργία εξαρτημάτων.
• Πόροι χρόνου - πόσο αποτελεσματικός χρόνος χρησιμοποιείται. κάτι πρέπει να δουλεύεται πάντα.

Υπάρχουν πολλές επιλογές κατά τον καθορισμό του τρόπου με τον οποίο πρέπει να δημιουργήσετε το μέρος σας. Τα μέσα που μπορείτε να χρησιμοποιήσετε για να κατασκευάσετε τα σχέδιά σας είναι τα εξής:

• Κατασκευή με τη βοήθεια υπολογιστή (CAM) - μπορείτε να μετατρέψετε τα σχέδιά σας σε κωδικό G, μια γλώσσα προγραμματισμού που μπορεί να διαβαστεί από μηχανές αριθμητικού ελέγχου υπολογιστή (CNC). Στη συνέχεια, μπορείτε να χρησιμοποιήσετε μια μηχανή CNC για να αλέσετε το κομμάτι σας. Συνιστάται για δομικά μέρη που θα υποστούν σημαντική ποσότητα δύναμης.
• Τρισδιάστατη εκτύπωση - μπορείτε να μετατρέψετε το σχέδιό σας σε αρχείο AMF ή STL για να τα εκτυπώσετε χρησιμοποιώντας μηχανή εκτύπωσης 3D. Συνιστάται για θήκες για ηλεκτρονικά ή άλλα μέρη που δεν υφίστανται σημαντική δύναμη.
• Χειροποίητο - χρησιμοποιώντας το τρισδιάστατο μοντέλο σας ή ένα σχέδιο του μοντέλου ως αναφορά, μπορείτε να καθορίσετε τις διαστάσεις του εξαρτήματός σας και να το κατασκευάσετε με το χέρι, εάν το τμήμα το απαιτεί. Συνιστάται για λειτουργίες που δεν μπορούν να αλεστούν ή να εκτυπωθούν 3D ή λειτουργίες που δεν απαιτούν μεγάλη ακρίβεια.

Η ομάδα μας δημιούργησε ένα βίντεο που δείχνει πώς να δημιουργήσετε μια λειτουργία CAM χρησιμοποιώντας το Fusion 360 και να φτιάξετε ένα τμήμα χρησιμοποιώντας μια μηχανή CNC, όπως φαίνεται παραπάνω.