Entwurf und Konstruktion des Chassis

Gedanken vor der ersten Skizze

Im ersten Schritt für die Konstruktion eines Chassis müssen folgende Dinge beachtet werden.

• Antriebsart (Rad/Kette)
• Übertragung des Drehmoments, welches vom Motor ausgeht
• physikalische Belastungen
• überwinden von Hindernissen
• Platz für die Elektronik

Eine Auflistung von Vor- und Nachteilen führte zu einer Entscheidung.

Antriebsart

Den Antrieb als Kette umzusetzen brachte mehr Vorteile mit sich.

Es wird keine Lenkung im eigentlichem Sinne benötigt, sondern lediglich eine Ansteuerung von zwei Motoren womit eine Richtungsänderung realisiert wird.

Zudem war eine weitere Anforderung an unseren Roboter das er kleine Höhenunterschiede, wie zum Beispiel eine Teppichkante, problemlos überwinden kann.

Ein weiterer Aspekt war, dass die Reifen beschafft werden mussten. Denn wenn man diese gedruckt hätte, wäre die Reibung zwischen Rad und Boden zu gering gewesen und die Fortbewegung würde erschwert werden.

Durch zwei Ketten als Antrieb haben wir eine größere Auflage Fläche, wodurch wir in der Lage sind die Kette aus PLA zu drucken, da die Reibung durch die größere Fläche groß genug ist.

Motoren und Kraftübertragung

Zunächst wurden Motoren mit folgenden Eigenschaften gebraucht.

• kleiner Motorstrom
• passende Baugröße
• ausreichende Umdrehungszahl

Als Vorlage für den ersten Prototyp diente eine CAD-Konstruktion aus Thingiverse. Somit stand die Kraftübertragung und die Übersetzung auf die Ketten fest.

Die Konstruktion des finalen Modells fand ausschließlich in eigen Leistung statt und lebte aus Erfahrungen des ersten Prototyps. Alle Bauteile wurden neu gezeichnet um die optimalen Eigenschaften für die speziellen Bedingungen von unserem Roboter anzupassen.

Das Übersetzungsverhältnis wurde über die Umfangsgeschindigkeit der Motorwelle mit folgender Formel berechnet:

 V=d* π {\displaystyle \pi } *n

-> d₁*n₁ = d₂*n₂

-> n₁/n₂ = d₂/d₁

-> i = n₁/n₂ = d₂/d₁

π {\displaystyle \pi } π {\displaystyle \pi }   π {\displaystyle \p

daraus konnten wir die angenäherte Geschwindigkeit des Roboters berechnen, da wir Reibung und Fertigungstoleranzen nicht berüchsichtigt haben.

 

Physikalische Belastung

die physikalische Belastung stellte sich als gering da, da der Roboter in einem Zimmer betrieben wird und keine anderen Einflässe auf das Chassi wirken wie zum Beispiel extreme Temperaturen oder Feuchtigkeit.

 

Skizze und erste Entwürfe

Nach ersten Entwürfen auf einem Blattpapier stellte sich heraus, dass wir einen "Ideen-Anstoß" brauchen um das Design festzulegen. Hiebei orientierten wir uns an einem bestehendem Chassi von Thingiverse. Diese Zeichnung modifizierten wir für unsere Bedürfnisse in Autocad Inventor und druckten diese schlißlich auf einem Anet A8 aus.

Hinzugefügt wurden zum Beispiel Befestigungen und Gehäuse für verschiedene elektronischen Bauteile. Die CAD-kosntruktion an sich sowie die Modifikationen werden in dem Beitrag "CAD-Zeichnung" näher behandelt.

 

Als die erste Version unseres Roboters stand, fielen uns neue Features ein um den Roboter noch interessanter zugestalten. Wie zum Beispiel die Montage des Roboterarms. Darauf hin benötigten wir mehr Platz. Zusätzlich waren wir nicht mit allen Eigenschaften des Chassis zufrieden, welches das Ursprungsmodell bat.

Somit konstruierten wir in Eigenarbeit von Grund auf ein neues Chassi, welches unseren Anforderungnen gewachsen ist.

Die Konstruktion erfolgte wie zuvor über die CAD-Software Inventor der Firma Autodesk. Aus einigen Handskizzen enstand letztendlich das CAD-Modell auf dem Monitor. Um die einzelnen Bauteile zusammen zu setzen erstellten wir eine Baugruppe in dem Programm Inventor. Dieses Verahren bat zusätzlich den Vorteil, dass wir die einzelnen Bauteile vor der Montage und der Fertigung auf einander abstimmen konnten um evtl. Änderungen vor der ersten Fertigung durchführen zu können.