Fabricación de robots FTC utilizando métodos no tradicionales: 4 pasos

2024 Autor: John Day | [email protected]. Última modificación: 2024-01-30 08:42

Muchos equipos que participan en FIRST Tech Challenge construyen sus robots utilizando piezas TETRIX que, aunque son fáciles de trabajar, no permiten la mayor libertad de ingeniería industrial. Nuestro equipo ha hecho que nuestro objetivo sea evitar las piezas TETRIX por completo y crear un robot desde cero, utilizando una filosofía de diseño primero para hacerlo. Aunque puede ser una tarea abrumadora y requiere una gran cantidad de trabajo, el proceso vale la pena en términos de aprendizaje sobre el proceso de ingeniería, así como la calidad del robot que puede crear. Para inspirar a los equipos a adoptar enfoques no convencionales de FTC y ayudarlos a comenzar su viaje de ingeniería, reunimos los siguientes instructivos para que actúen como una guía de información general para la fabricación de robots FTC no tradicionales.

Paso 1: La filosofía de "Diseño primero"

Un aspecto importante de los robots de fabricación a medida es la necesidad de diseñar lo que desea hacer antes de intentar fabricarlo. Si bien los robots construidos por TETRIX son fáciles de desarmar y pueden usarse en otros lugares, las piezas personalizadas diseñadas incorrectamente son efectivamente inútiles y una pérdida de materiales y tiempo. Por lo tanto, debe tomarse el tiempo para diseñar su pieza y verificar que esté correctamente diseñada antes de intentar fabricarla.

El video anterior realizado por nuestro equipo repasa la importancia de diseñar robots primero y los pasos del ciclo de ingeniería.

Paso 2: encontrar piezas y herramientas

Después de conceptualizar su diseño, es una buena idea hacer una lista de las piezas, materias primas y herramientas comerciales disponibles en el mercado (COTS) que cree que necesitará. Tomar nota de los motores, tornillos, ruedas, cojinetes, sensores y herramientas que necesitará lo antes posible le asegurará que no se verá atascado por la falta de recursos más adelante en la temporada.

Una ferretería local es siempre un buen lugar para comenzar al comprar COTS. Algunos buenos lugares de los que nuestro equipo ha obtenido COTS incluyen:

• Ace Hardware: una ferretería con una gran selección de piezas y herramientas; cuenta con tienda online y servicio a domicilio.
• McMaster-Carr - Proveedor de COTS, materias primas y herramientas; cuenta con tienda online y servicio a domicilio.
• Amazon - Tienda en línea; vende casi cualquier cosa.

Arriba hay un video que nuestro equipo hizo de nosotros caminando a través de nuestro Ace Hardware local, repasando los usos de varias piezas y herramientas.

Paso 3: diseñando su robot

Para poder fabricar su robot, deberá diseñarlo. Afortunadamente, hay una variedad de software de diseño asistido por computadora (CAD) disponible para los estudiantes de forma gratuita. También hay una variedad de recursos disponibles para aprender a usarlos, en forma de videos, guías escritas y foros.

La siguiente es una lista de algunos software CAD 3D diferentes: nuestro equipo usa Fusion 360:

• Autodesk Fusion 360: disponible de forma gratuita para estudiantes y profesores.
• Rhino 3D: disponible de forma gratuita para estudiantes y profesores.
• SOLIDWORKS: disponible para estudiantes cuyas escuelas tienen 40 asientos en red o 100 asientos en red.

Arriba hay un video de nuestro equipo que analiza las ventajas de usar Fusion 360 para diseñar su robot. Estas ventajas incluyen su servicio en la nube, la facilidad con la que puede exportar modelos de varias formas, la facilidad con la que puede importar modelos y sus herramientas de simulación de pruebas de esfuerzo.

Paso 4: Estrategias y opciones de fabricación

Una vez que haya creado un diseño y verificado su precisión, será el momento de fabricarlos. Antes de hacerlo, su equipo debe hacer un plan de flujo de trabajo para que esté fabricando a un ritmo eficiente; esto es especialmente importante para los equipos que tienen recursos de fabricación limitados, ya que estos se convertirán en un cuello de botella si el tiempo no se gestiona correctamente. Dicha gestión se conoce como ingeniería de procesos y los recursos que los equipos deben conocer incluyen:

• Recursos de la máquina: la disponibilidad de las máquinas.
• Recursos humanos: la disponibilidad de los miembros del equipo y su capacidad para trabajar en las cosas.
• Recursos básicos: materiales utilizados para crear piezas.
• Recursos de tiempo: qué tan efectivo se está utilizando el tiempo; siempre hay que trabajar en algo.

Hay varias opciones para determinar cómo debe crear su pieza. Los medios que puede utilizar para fabricar sus diseños son los siguientes:

• Fabricación asistida por computadora (CAM): puede convertir sus diseños en código G, un lenguaje de programación que puede ser leído por máquinas de control numérico por computadora (CNC); A continuación, puede utilizar una máquina CNC para fresar su pieza. Recomendado para piezas estructurales que sufrirán una cantidad significativa de fuerza.
• Impresión 3D: puede convertir su diseño en un archivo AMF o STL para imprimirlos usando una máquina de impresión 3D. Recomendado para fundas para dispositivos electrónicos u otras partes que no se someten a una fuerza significativa.
• Fabricación a mano: utilizando su modelo 3D o un dibujo del modelo como referencia, puede determinar las dimensiones de su pieza y fabricarla a mano, si la pieza lo requiere. Recomendado para operaciones que no se pueden fresar o imprimir en 3D o para operaciones que no requieren mucha precisión.

Nuestro equipo hizo un video que demuestra cómo crear una operación CAM usando Fusion 360 y fresar una pieza usando una máquina CNC, como se muestra arriba.