Tworzenie robotów FTC przy użyciu nietradycyjnych metod: 4 kroki

2024 Autor: John Day | [email protected]. Ostatnio zmodyfikowany: 2024-01-30 11:30

Wiele zespołów biorących udział w FIRST Tech Challenge konstruuje swoje roboty z części TETRIX, które choć są łatwe w obróbce, nie pozwalają na największą swobodę i inżynierię przemysłową. Nasz zespół postawił sobie za cel całkowite uniknięcie części TETRIX i stworzenie robota od zera, stosując w tym celu filozofię „design first”. Chociaż może to być trudne zadanie i wymaga dużo pracy, proces ten bardzo się opłaca, jeśli chodzi o poznanie procesu inżynieryjnego, a także jakość robota, który możesz stworzyć. Aby zainspirować zespoły do przyjęcia niekonwencjonalnych podejść do FTC i pomóc im rozpocząć swoją inżynierską podróż, przygotowaliśmy poniższe instrukcje, które będą służyć jako ogólny przewodnik informacyjny dotyczący tworzenia nietradycyjnych robotów FTC.

Krok 1: Filozofia „Najpierw zaprojektuj”

Ważnym aspektem robotów na zamówienie jest konieczność zaprojektowania tego, co chcesz zrobić, zanim spróbujesz to wyprodukować. Roboty zbudowane przez TETRIX są łatwe do rozebrania i mogą być używane gdzie indziej, jednak niewłaściwie zaprojektowane części niestandardowe są w praktyce bezużyteczne i stanowią stratę materiałów i czasu. Dlatego powinieneś poświęcić trochę czasu na zaprojektowanie swojej części i sprawdzić, czy jest ona prawidłowo zaprojektowana przed przystąpieniem do jej produkcji.

Powyższy film nakręcony przez nasz zespół omawia znaczenie projektowania robotów w pierwszej kolejności i etapy cyklu inżynieryjnego.

Krok 2: Znajdowanie części i narzędzi

Po opracowaniu koncepcji projektu, dobrym pomysłem jest sporządzenie listy dostępnych komercyjnych części, surowców i narzędzi, które Twoim zdaniem będą potrzebne. Zwrócenie uwagi na to, jakich silników, śrub, kół, łożysk, czujników i narzędzi będziesz potrzebować tak wcześnie, jak to możliwe, zapewni, że nie będziesz zagrożony brakiem zasobów w dalszej części sezonu.

Lokalny sklep z narzędziami jest zawsze dobrym miejscem na rozpoczęcie zakupu COTS. Kilka dobrych miejsc, z których nasz zespół zdobył COTS to:

• Ace Hardware - sklep z narzędziami z dużym wyborem części i narzędzi; posiada sklep internetowy i usługę dostawy.
• McMaster-Carr - dostawca COTS, surowców i narzędzi; posiada sklep internetowy i usługę dostawy.
• Amazon – sklep internetowy; sprzedaje prawie wszystko.

Powyżej znajduje się film, który nasz zespół nakręcił, kiedy przechodzimy przez nasz lokalny sprzęt Ace, omawiając zastosowania różnych części i narzędzi.

Krok 3: Projektowanie robota

Aby móc sfabrykować swojego robota, musisz go zaprojektować. Na szczęście istnieje wiele programów do projektowania wspomaganego komputerowo (CAD) dostępnych dla studentów za darmo. Dostępnych jest również wiele zasobów, aby dowiedzieć się, jak z nich korzystać, w postaci filmów, pisemnych przewodników i forów dyskusyjnych.

Poniżej znajduje się lista różnych programów CAD 3D - nasz zespół korzysta z Fusion 360:

• Autodesk Fusion 360 - dostępny bezpłatnie dla uczniów i nauczycieli.
• Rhino 3D - dostępne za darmo dla uczniów i nauczycieli.
• SOLIDWORKS - dostępny dla uczniów, których szkoły mają 40 miejsc w sieci lub 100 miejsc w sieci.

Powyżej znajduje się wideo naszego zespołu omawiającego zalety korzystania z Fusion 360 do projektowania robota. Te zalety obejmują usługę w chmurze, łatwość eksportowania modeli na różne sposoby, łatwość importowania modeli oraz narzędzia do symulacji testów warunków skrajnych.

Krok 4: Strategie i opcje produkcyjne

Kiedy już stworzysz projekt i zweryfikujesz jego poprawność, przyjdzie czas na ich sfabrykowanie. Zanim to zrobisz, Twój zespół powinien przygotować plan przepływu pracy, tak abyś mógł produkować w wydajnym tempie; jest to szczególnie ważne dla zespołów, które mają ograniczone zasoby produkcyjne, ponieważ staną się one wąskim gardłem, jeśli czas nie będzie odpowiednio zarządzany. Takie zarządzanie jest znane jako inżynieria procesowa, a zasoby, o których zespoły powinny być świadome, obejmują:

• Zasoby maszynowe - dostępność maszyn.
• Zasoby ludzkie - dostępność członków zespołu i ich zdolność do pracy nad rzeczami.
• Surowce - materiały używane do tworzenia części.
• Zasoby czasowe – jak efektywnie wykorzystuje się czas; zawsze nad czymś należy popracować.

Istnieje kilka opcji określania sposobu tworzenia części. Środki, których możesz użyć do wykonania swoich projektów, są następujące:

• Wytwarzanie wspomagane komputerowo (CAM) - możesz przekonwertować swoje projekty na kod G, język programowania, który może być odczytany przez komputerowe maszyny sterowane numerycznie (CNC); następnie możesz użyć maszyny CNC do wyfrezowania swojej części. Zalecany do elementów konstrukcyjnych, które będą narażone na znaczną siłę.
• Druk 3D - możesz przekonwertować swój projekt do pliku AMF lub STL, aby wydrukować go za pomocą drukarki 3D. Zalecany do kabur na elektronikę lub inne części, które nie podlegają znacznej sile.
• Produkcja ręczna - używając swojego modelu 3D lub rysunku modelu jako odniesienia, możesz określić wymiary swojej części i wyprodukować ją ręcznie, jeśli część tego wymaga. Zalecany do operacji, których nie można frezować lub drukować w 3D lub operacji, które nie wymagają dużej dokładności.

Nasz zespół nakręcił film pokazujący, jak stworzyć operację CAM za pomocą Fusion 360 i wyfrezować część za pomocą maszyny CNC, pokazanej powyżej.