طراحی مکانیک ربات

با توجه به آخرین نسخه قوانین موجود در سایت ربوکاپ جهانی ربات ها باید به گونه ای طراحی شوند که در یک استوانه به قطر 18 سانتی متر و ارتفاع 18 سانتیمتر جا شوند. این محدودیت باعث می‌شود تا طراحی مکانیک ربات به صورت استوانه ای باشد تا حداکثر فضای ممکن استفاده شود. همچنین برای پیاده سازی سیستم حرکتی چند جهته یا omnidirectional باید از چهار موتور و چرخ خورشیدی استفاده کنیم تا ربات بتواند به تمامی جهات حرکت کند. مورد دیگری که در قوانین مسابقات مطرح شده ابعاد دهانه ربات برای گرفتن توپ است. دهانه ربات باید به گونه ای طراحی شود که توپ بیشتر از 15 میلیمتر وارد ربات نشود. این مورد در طراحی دهانه و سیستم دریبلر برای کنترل توپ از اهمیت زیادی برخوردار است.

1. طراحی موتورها و چرخ ها:

با توجه به اینکه معمولا تیم ها از موتورها و چرخ های مشخصی استفاده می‌کنند، نیازی به طراحی این موارد نیست و می‌توانید این فایل طراحی (CAD) این قطعات را از لینک های زیر دانلود کنید.

	موتور KGB555	دانلود
	موتور GTD35	دانلود
	موتور maxon	دانلود
	چرخ با کوپلینگ مناسب موتور های KGB و maxon	دانلود
	چرخ بدون کوپلینگ مناسب موتور های GTD35	دانلود

2. طراحی شاسی ربات:

همانطور که پیشتر توضیح داده شد، بدنه ربات باید به گونه ای طراحی شود که در اتوانه ای به قطر 18 سانتیمتر جا شود. به همین دلیل قطر شاسی ربات را 17.5 سانتیمتر یا 175 میلیمتر در نظر می‌گیریم. در صورت استفاده از موتورهای GTD35 باید محل قرارگیری این موتورها برش داده شود. دهانه ربات هم با توجه به قوانین باید طوری طراحی شود که توپ بیشتر از 15 میلیمتر داخل ربات نشود. البته این مورد در طراحی سیستم دریبلر اعمال خواهد شد. در تصویر زیر شکل شاسی ربات و اندازه ها قابل مشاهده است.

ابتدا در نرم افزار سالید ورکس یک فایل part ساخته و با استفاده از گزینه extruded boss/base و بر روی صفحه Front یک صفحه به قطر 175 بکشید. ضخامت این صفحه را 2 میلیمتر قرار دهید.

سپس با ابزار extruded cut و انتخاب صفحه روی دایره یک مستطیل به ابعاد 55x40 از دایره برش دهید.

حال باید محل قرارگیری موتورها را برش دهیم. از آنجایی که این قسمت برای چهار موتور تکرار می‌شود برای ساده تر شدن کار می‌توانیم یکی از موتورها را طراحی کنیم و سپس آن را در راستای دو صفحه right و top قرینه کنیم. برای طراحی جای موتور کافی است با استفاده از ابزار extruded cut و انتخاب صفحه روی شاسی دو مستطیل با زاویه دلخواه کشیده و سپس قید های موازی بودن و خطوط کمکی را به آن اضافه کنیم و در نهایت اندازه ها را طبق نقشه با ابزار smart dimension مشخص کنیم.

سپس محل بسته شدن پیچ های موتور را با دو سوراخ طراحی می‌کنیم.

حال کافی است این دو برش را نسبت به دو صفحه top و right قرینه کنیم تا محل قرار گیری موتورهای دیگر نیز مشخص شود

3. اسمبل کردن موتورها و چرخ ها روی شاسی:

پس از تکمیل شاسی ربات می‌توانیم در محیط اسمبلی نرم افزار سالیدورکس قطعات را اضافه کرده و سپس آن‌ها را روی شاسی متصل کنیم. برای اینکار ابتدا فایل شاسی را ذخیره کرده و سپس یک فایل جدید اسمبلی بسازید و شاسی، موتور و چرخ را به آن اضافه کنید.

برای کپی کردن یک قطعه کافی است کلید کنترل (CTRL) را نگه داشته و با ماوس آن قطعه را بکشید تا کپی شود. با استفاده از این تکنیک 4 موتور و 4 چرخ به محیط اسمبلی خود اضافه کنید.

حال با استفاده از ابزار mate موتورها را با استفاده از دو صوراخی که طراحی کرده ایم روی شاسی متصل می‌کنیم. توجه داشته باشید که در ابزار mate استوانه ها با یکدیگر mate می‌شوند و صفحه ها با یکدیگر. پس از آن چرخ ها را روی موتورها متصل می‌کنیم.

4. برش سنسورهای تشخیص خط اوت:

در این مرحله باید محل قرارگیری سنسورهای کف ربات را برش دهیم. برای اینکار با توجه به نقشه زیر باید چهار مستطیل در چهار طرف ربات برش دهیم. در نظر داشته باشید که این برش ها باید مطابق با سنسورهای تشخیص خط باشد و ابعاد مشخص شده پیشنهادی هستند.

ابتدا محل قرارگیری سنسور سمت چپ را برش می‌دهیم و سپس آن را با زاویه 90 درجه برای عقب و سمت راست نیز تکرار می‌کنیم.

سپس محل قرار گیری سنسور جلو و سوراخ های مربوط به سیستم شوت و سولنوئید را طراحی می‌کنیم.

5. طراحی سیستم دریبلر:

سیستم دریبلر برای کنترل توپ و حرکت توپ توسط ربات استفاده می‌شود. مکانیزم این سیستم به این صورت است که با استفاده از یک رولر در حال چرخش توپ را با سرعت بالا می‌قلتاند تا نیرویی در جهت ربات به توپ وارد شود. اینکار باعث می‌شود هنگام حرکت ربات، توپ نیز به همراه ربات حرکت کند. در الگوریتم هایی مانند هدف گیری دروازه، پنهان کردن توپ از دید حریف و ... این سیستم کاربرد مهمی دارد. جنس رولر در سیستم دریبلر بسیار مهم است. هر چه استکاک رولر با توپ بیشتر باشد، توپ با سرعتی نزدیک تر به سرعت رولر می‌چرخد و نیروی وارد بر توپ بیشتر خواهد شد. لذا باید از متریال مناسبی مانند سیلیکون های RTV2 یا پلاتینیوم استفاده کنیم که استکاک خوبی با توپ خواهند داشت.

نکته مهم دیگری که در طراحی رولر باید به آن توجه کنیم هدایت توپ به وسط است که در هدف گیری هنگام شوت کردن توپ بسیار موثر خواهد بود. بدین منظور روی رولر از رزوه هایی به سمت داخل استفاده می‌کنیم تا توپ هنگام چرخش به وسط هدایت شود. در شکل زیر ابعاد و اندازه های رولر قابل مشاهده است.

طراحی رولر سیستم دریبلر: