Chế tạo rô bốt FTC bằng phương pháp phi truyền thống: 4 bước

2024 Tác giả: John Day | [email protected]. Sửa đổi lần cuối: 2024-01-30 13:33

Nhiều đội tham gia Thử thách công nghệ FIRST chế tạo rô bốt của họ bằng các bộ phận TETRIX, mặc dù dễ làm việc nhưng không cho phép tự do hoặc kỹ thuật công nghiệp lớn nhất. Nhóm của chúng tôi đã thực hiện mục tiêu của mình là tránh hoàn toàn các bộ phận TETRIX và tạo ra một robot từ đầu, sử dụng triết lý thiết kế đầu tiên để làm như vậy. Mặc dù nó có thể là một nhiệm vụ khó khăn và đòi hỏi rất nhiều công việc, nhưng quá trình này sẽ được đền đáp rất nhiều về mặt học hỏi về quy trình kỹ thuật cũng như chất lượng của robot mà bạn có thể tạo ra. Để truyền cảm hứng cho các nhóm thực hiện các phương pháp tiếp cận độc đáo với FTC và giúp họ bắt đầu hành trình kỹ thuật của mình, chúng tôi đã tổng hợp các hướng dẫn sau đây để hoạt động như một hướng dẫn thông tin chung cho việc chế tạo rô bốt FTC phi truyền thống.

Bước 1: Triết lý "Thiết kế đầu tiên"

Một khía cạnh quan trọng của robot chế tạo theo yêu cầu là sự cần thiết phải thiết kế những gì bạn muốn tạo ra trước khi cố gắng chế tạo nó. Mặc dù rô bốt do TETRIX chế tạo dễ dàng tháo rời và có thể sử dụng ở nơi khác, nhưng các bộ phận tùy chỉnh được thiết kế không phù hợp sẽ vô dụng một cách hiệu quả và lãng phí vật liệu và thời gian. Vì vậy, bạn nên dành thời gian để thiết kế bộ phận của mình và xác minh rằng nó được thiết kế chính xác trước khi cố gắng chế tạo nó.

Video trên do nhóm của chúng tôi thực hiện đề cập đến tầm quan trọng của việc thiết kế rô bốt trước tiên và các bước của chu trình kỹ thuật.

Bước 2: Tìm các bộ phận và công cụ

Sau khi lên ý tưởng thiết kế, bạn nên lập danh sách các bộ phận, nguyên liệu thô và công cụ bán sẵn (COTS) thương mại mà bạn nghĩ mình sẽ cần. Ghi lại động cơ, ốc vít, bánh xe, vòng bi, cảm biến và công cụ bạn sẽ cần càng sớm càng tốt sẽ đảm bảo rằng bạn không bị chai sạn vì thiếu tài nguyên vào cuối mùa giải.

Một cửa hàng phần cứng địa phương luôn là một nơi tốt để bắt đầu khi mua COTS. Một số địa điểm tốt mà từ đó nhóm của chúng tôi đã nhận được COTS bao gồm:

• Ace Hardware - một cửa hàng phần cứng với nhiều lựa chọn các bộ phận và công cụ; có một cửa hàng trực tuyến và dịch vụ giao hàng.
• McMaster-Carr - Nhà cung cấp COTS, nguyên liệu và dụng cụ; có một cửa hàng trực tuyến và dịch vụ giao hàng.
• Amazon - Cửa hàng trực tuyến; bán hầu hết mọi thứ.

Trên đây là video mà nhóm của chúng tôi thực hiện khi chúng tôi đi qua Ace Hardware tại địa phương của chúng tôi, tìm hiểu cách sử dụng của các bộ phận và công cụ khác nhau.

Bước 3: Thiết kế Robot của bạn

Để có thể chế tạo robot của bạn, bạn sẽ cần thiết kế nó. May mắn thay, có rất nhiều phần mềm thiết kế hỗ trợ máy tính (CAD) được cung cấp miễn phí cho sinh viên. Ngoài ra còn có nhiều tài nguyên khác nhau để tìm hiểu cách sử dụng chúng, dưới dạng video, hướng dẫn bằng văn bản và diễn đàn.

Sau đây là danh sách một số phần mềm CAD 3D khác nhau - nhóm của chúng tôi sử dụng Fusion 360:

• Autodesk Fusion 360 - miễn phí cho sinh viên và giáo viên.
• Rhino 3D - có sẵn miễn phí cho sinh viên và giáo viên.
• SOLIDWORKS - có sẵn cho học sinh có trường có 40 chỗ được nối mạng hoặc 100 chỗ được nối mạng.

Trên đây là video nhóm chúng tôi thảo luận về những ưu điểm khi sử dụng Fusion 360 để thiết kế robot của bạn. Những ưu điểm này bao gồm dịch vụ đám mây của nó, sự dễ dàng mà bạn có thể xuất mô hình theo nhiều cách khác nhau, sự dễ dàng mà bạn có thể nhập mô hình và các công cụ mô phỏng kiểm tra căng thẳng của nó.

Bước 4: Các chiến lược và lựa chọn chế tạo

Khi bạn đã tạo ra một thiết kế và xác minh tính chính xác của nó, đã đến lúc chế tạo chúng. Trước khi làm như vậy, nhóm của bạn nên lập một kế hoạch quy trình làm việc để bạn đang chế tạo với tốc độ hiệu quả; điều này đặc biệt quan trọng đối với các nhóm có nguồn lực sản xuất hạn chế, vì chúng sẽ trở thành nút thắt cổ chai nếu thời gian không được quản lý hợp lý. Việc quản lý như vậy được gọi là kỹ thuật quy trình và các nguồn lực mà các nhóm cần biết bao gồm:

• Tài nguyên máy móc - tính khả dụng của máy móc.
• Nguồn nhân lực - sự sẵn có của các thành viên trong nhóm và khả năng làm việc của họ.
• Nguồn nguyên liệu - vật liệu được sử dụng để tạo ra các bộ phận.
• Nguồn thời gian - thời gian đang được sử dụng hiệu quả như thế nào; một cái gì đó phải luôn được làm việc.

Có một số tùy chọn khi xác định cách bạn nên tạo phần của mình. Các phương tiện mà bạn có thể sử dụng để tạo ra các thiết kế của mình như sau:

• Sản xuất có sự hỗ trợ của máy tính (CAM) - bạn có thể chuyển đổi thiết kế của mình thành mã G, một ngôn ngữ lập trình có thể được đọc bởi máy điều khiển số máy tính (CNC); sau đó bạn có thể sử dụng máy CNC để gia công chi tiết của mình. Được đề xuất cho các bộ phận kết cấu sẽ chịu một lượng lực đáng kể.
• In 3D - bạn có thể chuyển đổi thiết kế của mình thành tệp AMF hoặc STL để in chúng ra bằng máy in 3D. Được đề xuất cho bao da dùng cho thiết bị điện tử hoặc các bộ phận khác không chịu một lực lớn.
• Làm bằng tay - sử dụng mô hình 3D của bạn hoặc bản vẽ của mô hình làm tài liệu tham khảo, bạn có thể xác định kích thước của bộ phận của mình và chế tạo nó bằng tay, nếu bộ phận đó yêu cầu. Được đề xuất cho các hoạt động không thể xay hoặc in 3D hoặc các hoạt động không đòi hỏi độ chính xác cao.

Nhóm của chúng tôi đã thực hiện một video trình bày cách tạo hoạt động CAM bằng Fusion 360 và gia công một bộ phận bằng máy CNC, được hiển thị ở trên.