Progetti precedenti - Prototipo di robot mobile

In questo articolo voglio parlare del mio prezioso progetto - un prototipo di robot mobile che io e un gruppo di altri studenti di ingegneria abbiamo progettato per il mio corso ENED (Engineering Education). Il progetto prevedeva un prototipo di robot mobile (PMR) in grado di raccogliere un carico di un certo materiale, identificarlo in base al peso e consegnarlo alla sua particolare stazione di smaltimento all'interno di una struttura. Ci è stato chiesto di presentare solo un prototipo cartaceo per il corso, poiché la costruzione di un prototipo era logisticamente impossibile a causa della pandemia COVID-19. Anche con il solo prototipo cartaceo, il progetto non è stato in grado di produrre un'immagine di un'azienda. Anche con il solo prototipo cartaceo, tuttavia, il nostro team ha dovuto pensare ai materiali che stavamo usando e agli effetti che questi materiali avrebbero avuto sulla costruzione finale.

Durante il corso di ingegneria, ci è stato chiesto di utilizzare un software di rendering specifico, chiamato BrickLinks, per creare immagini di come sarebbe stato il prototipo fisico del robot. BrickLinks è un software che consente agli utenti di creare oggetti con i mattoncini LEGO e quindi il prototipo che abbiamo creato, se costruito, sarebbe stato costruito con i mattoncini LEGO. Tutti i mattoncini e i pezzi LEGO sono fatti di un tipo di plastica molto resistente, chiamata acrilonitrile butadiene stirene o (ABS^{)1 .} Il fatto che il robot fosse fatto di una plastica resistente era importante, poiché doveva essere abbastanza leggero da permettere al motore sul retro di alimentarlo in modo efficiente, ma doveva anche essere abbastanza resistente da contenere i contenitori di materiali in modo da poterli identificare in base al peso. Inoltre, le gambe del PMR dovevano essere progettate tenendo conto degli ostacoli e gli pneumatici non erano ammessi. Per questo motivo, il nostro team ha deciso di utilizzare un pezzo LEGO in gomma realizzato con lo stesso materiale dei pneumatici LEGO, ma senza l'asse centrale. La LEGO utilizza un prodotto in gomma molto simile a quello usato per i pneumatici veri ^epropri2, una combinazione di gomma butadiene, gomma stirene e gommanaturale3^. I piedi erano inoltre dotati di perni che consentivano loro di oscillare avanti e indietro, permettendo al robot di mantenere una posizione salda in circostanze irregolari.

Per spiegare meglio il progetto: il PMR avrebbe seguito una linea dipinta nel terreno di un magazzino, sapendo quando svoltare a destra o a sinistra grazie ai sensori luminosi posti ai due lati (la decisione di basare la mobilità del PMR su una linea dipinta sul pavimento non è stata una nostra decisione, ma un'indicazione che ci è stata data). Il cervello del robot è alloggiato all'interno della console LEGO montata sulla schiena, che funziona anche da motore per le sei gambe. La parte anteriore contiene un sistema di carrucole che aiuta il robot a raccogliere i contenitori di materiale. L'aspetto attuale del PMR è stato ispirato dai ragni e dal modo in cui funzionano le loro zampe, poiché abbiamo dovuto basare il nostro progetto sul modo di camminare di un animale, secondo le direttive della classe.

Qui sopra è allegato il rendering finale del robot all'interno del software BrickLinks. Come mostra l'immagine, il robot doveva essere realizzato con un materiale abbastanza robusto da sostenere non solo il servo e il motore nella parte superiore del robot, ma anche i due sensori di luce nella parte anteriore inferiore. Il materiale del PMR doveva anche essere abbastanza flessibile da sostenere il sistema di carrucole nella parte anteriore, che doveva essere in grado di diventare completamente verticale e orizzontale per raccogliere i contenitori di materiale, misurarne il peso e portarli a destinazione. Fortunatamente, la normale plastica LEGO copre tutti gli aspetti di cui avevamo bisogno, quindi non è stato necessario costruire il robot con pezzi speciali o parti stampate in 3D, ad eccezione dei piedi. La plastica è ottima per il telaio e la carrucola del PMR, ma è molto rigida e non è affatto flessibile o elastica. Ciò significa che i piedi realizzati in plastica LEGO non sarebbero stati adatti a qualsiasi tipo di terreno irregolare o difficile, il che era un requisito essenziale per il nostro progetto. Per questo motivo, il team ha deciso di rivolgersi a un materiale avanzato che avesse una maggiore elasticità. Alla fine abbiamo deciso di utilizzare le dimensioni di una versione ridotta del pezzo utilizzato per le gambe del robot, ma realizzato in gomma per pneumatici LEGO. Questo pezzo deve essere realizzato su misura, ma è relativamente piccolo e sono necessari solo 6 pezzi. I pezzi dei piedi verrebbero poi posizionati su un asse rotante di quasi 90 gradi, in modo che il robot possa regolare la sua presa quando supera pavimenti o ostacoli irregolari.

Alla fine, i materiali avanzati utilizzati per questo progetto sono stati una miscela di gomma sintetica e naturale e plastica ABS. La plastica ha contribuito alla rigidità del corpo del robot, consentendogli al contempo di mantenere un livello di flessibilità per il suo sistema di trasporto. La gomma è stata utilizzata per aumentare la trazione del robot e per dargli la possibilità di camminare efficacemente su terreni difficili.

Bibliografia:

1. Pickering, David (1999). Il libro LEGO definitivo. New York: Dorling Kindersley. ISBN 0-7894-4691-X.
2. Threewitt, C. (2020, 11 settembre). Non indovinerete mai quale azienda produce gli pneumatici più grandi del mondo. https://entertainment.howstuffworks.com/lego-tires.htm.
3. S. Associazione dei produttori di pneumatici. (2020). Cosa c'è in un pneumatico. Cosa c'è in un pneumatico | USTMA. https://www.ustires.org/whats-tire-0#:~:text=Le%20due%20principali%20gomme%20sintetiche%20, in%20combinazione%20con%20gomme%20naturali%20.