BattleBot용 Markforged 3D 프린터 사용

BattleBots는 위험 요소가 가득한 경기장인 BattleBox에서 싸우는 250lb 원격 제어 기계를 팀이 설계, 제작 및 운영하는 TV 시리즈입니다. 이 쇼는 Comedy Central에서 2000년에 시작되었으며 그 영향은 전 세계적으로 퍼졌습니다. 누구나 150g에서 250lbs 크기의 로봇을 만들고 싸울 수 있는 수십 개의 아마추어 대회가 매년 열립니다. 이제 쇼는 디스커버리 채널에서 방송되며 최신 시즌은 이번 주 금요일 오후 8시(동부 표준시)에 방영됩니다. 지난 두 시즌 동안 저는 Valkyrie 팀의 일원으로 BattleBots를 구축하고 경쟁할 기회가 있었습니다.

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로봇 격투에 대한 내 관심을 지속적으로 사로잡는 것은 모든 클래스에 엄격한 무게 제한이 있기 때문에 끝없는 디자인 타협입니다. 당신은 더 큰 히트를 위해 무기에 무게를 추가합니까? 더 나은 방어를 위해 갑옷을 입으려면? 더 많은 전력을 위한 전자 제품? 각 디자인에서 최적의 디자인으로 보이는 것을 구축하기 위해 무게 예산의 균형을 신중하게 조정해야 합니다. 저는 2016년에 포일드(Foiled)라는 1파운드짜리 로봇으로 작게 시작하여 로봇 싸움 커뮤니티에 합류했습니다. 처음에는 Markforged 부품의 내구성을 테스트하기 위한 재미있는 보조 프로젝트였으나 점차 로봇 싸움에 참여하게 되었으며 지난 3년 동안 15개 이상의 대회에 참가했습니다. 보스턴 지역 엔지니어 팀의 일원으로 우리는 1파운드에서 30에서 250에 이르는 로봇을 제작했으며 결국 Valkyrie와 함께 BattleBots의 2018 시즌에 자리를 잡았습니다.

로봇이 확장되면 봇이 공중에서 12피트를 던지거나 35,000lbs의 힘으로 부숴지거나 2,000RPM으로 회전하는 60lb 디스크로 부숴질 준비를 해야 합니다. BattleBots에는 엄격한 250lb 무게 제한이 있습니다. 이 크기의 로봇에는 강철 무기와 갑옷이 있는 알루미늄 또는 강철 프레임이 있는 경우가 많습니다. 예를 들어 Valkyrie의 무기는 제설기 및 장갑차에 사용되는 것과 동일한 재료인 AR500 강철로 절단됩니다. 따라서 저울의 균형을 올바르게 맞추지 않으면 절충안이 더 중요해지고 비용이 더 많이 듭니다.

로봇의 한 영역에 저장된 무게는 다른 영역에 적용될 수 있습니다. 예를 들어, 더 가벼운 구동계는 더 두꺼운 갑옷을 의미할 수 있으며, 이는 로봇에게 더 나은 방어 옵션을 제공합니다. 그러나 모든 것은 다른 방식으로도 합산됩니다. 더 무거운 무기에 초점을 맞추면 드라이브 트레인의 지원 요소를 희생해야 할 수 있으며, 이는 모터 고장률을 증가시킬 수 있으므로 여분의 모터를 더 구입해야 합니다. 더 가벼운 프레임을 위해 노력하는 경우 재료와 제조에 더 많은 비용을 지출해야 할 수 있으며 더 많은 돈과 시간이 소요되고 파손될 경우 부품을 재생산하기가 더 어려워집니다. 이것이 2018년에 Valkyrie를 ​​설계 및 구축하기 시작할 때 Markforged를 고려한 이유이며 BattleBots의 2019년 시즌을 위해 설계를 더욱 개선합니다.

Markforged 프린터는 부품의 특정 요구 사항에 따라 선택할 수 있는 광범위한 재료를 제공했습니다. 각각의 경우 Markforged를 통해 더 무거운 재료와 시간 집약적인 제조 방법으로 생산해야 했던 것보다 최적화되고 가벼운 구성 요소를 설계할 수 있었습니다. 전자 제품을 위한 충격 방지 Kevlar® 인클로저, 무게의 일부에 불과한 알루미늄과 같은 부품 또는 로봇의 낮은 간격 공간에 압착할 수 있도록 형상에 최적화된 금속 브래킷을 인쇄할 수 있습니다.

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이 모든 경우에 우리는 체중을 줄일 수 있었지만 힘은 보존할 수 있었습니다. Valkyrie는 3D 프린팅 없이는 더 작고 약한 로봇이 될 것입니다. 시즌을 준비하는 데 몇 주 밖에 걸리지 않았기 때문에 빠르고 자동화된 제조 방법은 우리 어깨에 큰 부담이 되었습니다. 우리는 부품을 직접 만드는 것에 대해 걱정할 필요 없이 프린터로 부품을 보냈습니다. 즉, 용접, 기계 가공, 테스트 및 조립과 같은 인간에게 필수적인 작업에 더 많은 시간을 집중할 수 있었습니다. 또한 더 많은 수면을 취하게 되었습니다.

수십 년 동안 경쟁해 온 많은 건축업자에 비해 상대적으로 새로운 팀으로서 우리는 최고 수준의 인재와 일치시키려면 빠르게 움직이고 빠르게 반복해야 한다는 것을 알고 있었습니다. Markforged 프린터는 전체 프로세스에서 더 스마트하게 디자인하는 데 도움이 되었습니다. 2019년 BattleBots 시즌을 준비하기 위해 200개 이상의 부품을 인쇄했습니다. 다음은 프린터가 우리가 빠르고 효율적으로 작업하는 데 도움이 된 4가지 영역입니다.

프로토타이핑

Valkyrie는 기이한 모양의 기하학이 여러 개 있는 날렵한 로봇으로, 결합하면 모든 것이 겨우 겨우 들어갈 정도입니다. 로봇의 새 부품 제조를 시작하기 전에 먼저 인쇄하고 로봇에 인쇄된 부품을 설치하여 필요한 방식에 맞는지 확인합니다.

도구 및 고정

‍ Valkyrie의 많은 요소는 복잡한 윤곽이나 복합 각도를 포함하기 때문에 워크홀딩을 위해 3D 인쇄 부품을 사용하여 구성 요소를 만들 때 올바르게 가공할 구성 요소를 설정했습니다. 여기에는 스프로킷 가공을 위한 소프트 조부터 프레임의 구멍을 정렬하고 태핑하기 위한 드릴 지그, 작업 설정을 위한 인덱싱 지그에 이르기까지 다양합니다.

최종 사용 부품 ‍

Valkyrie에는 다양한 재료로 만들어진 55개의 3D 인쇄 부품이 설치되어 있습니다. 그 중 12개 부품은 금속으로, 주로 견고성을 유지하기 위해 갑옷이나 모터와 인터페이스하는 브래킷과 지지대였습니다. 9개의 부품은 우리가 싸울 수 있는 화염방사기 봇으로부터 부품을 보호하기 위한 Onyx FR이었습니다. 나머지 34개의 연속 섬유 강화 부품에는 내충격성 전자 케이스, 먼지 덮개 및 전투 중에 Valkyrie의 기능을 유지하는 데 핵심적인 역할을 하는 구조적 지지대가 포함되었습니다.

엄격한 중량 제한과 빡빡한 제작 일정으로 Markforged 프린터를 통해 우리 팀은 많은 제조 부담을 덜어 로봇을 작동시키기 위해 당면한 다른 작업에 집중할 수 있었습니다. 우리는 BattleBox에서 버틸 수 있는 견고하고 신뢰할 수 있는 부품을 만들 수 있다는 것을 알고 있었습니다. 2018년의 모든 싸움에서 한 부품만 고장났습니다. 많은 부품이 수행에 필요한 최적의 형상이 되도록 설계하여 중요한 위치에서 무게를 줄이는 데 도움이 되었습니다.

현장 수리 및 개선

완벽한 BattleBot 디자인은 없다는 것이 제 개인적인 생각입니다. 경험에 관계없이 항상 개선과 반복의 여지가 있습니다. 디자인이 얼마나 잘 작동하는지 배울 수 있는 유일한 방법은 BattleBox에 있습니다. 전투 중에 상황이 예기치 않게 실패할 것으로 예상되므로 최고의 로봇은 자신의 벨트 아래에서 많은 싸움을 하는 로봇입니다. 제작자는 많은 실패 모드를 발견하고 해결했습니다. 이러한 수정 중 일부는 스크랩에서 함께 해킹된 솔루션을 사용하여 종종 즉석에서 수행됩니다. 다른 것들은 다음 시즌을 위해 문서화되고 구현됩니다.

대회에서 Markforged는 이번 시즌에 참가한 67개 팀을 지원하기 위해 4대의 프린터를 제공했습니다. 전투 사이에 1-2일의 처리 시간이 있으면 팀은 로봇의 문제를 식별하고 솔루션을 설계하고 인쇄하여 다음 전투 전에 로봇에 설치할 수 있습니다. 시즌 내내 임시 수리를 하거나 디자인 결함을 해결해야 하는 대신 팀은 다음 전투 세트를 위해 로봇을 더욱 개선하기 위해 교체 또는 수정을 인쇄하여 필요한 강도로 오래 지속되는 부품을 만들 수 있으므로 로봇 성능이 실제로 향상되었습니다. 시즌이 계속되면서. 전체적으로 29개 팀에 대해 160개 이상의 부품을 인쇄했습니다.

대체로 Markforged를 사용하여 Valkyrie 디자인의 한계를 뛰어 넘을 수 있었습니다. 우리는 신속하게 반복 및 개선하고, 새로운 개념을 테스트하고, 강력하고 세련된 디자인을 만드는 데 필요한 작업으로 더 많은 작업을 수행할 수 있었습니다. BattleBots는 6월 7일 오후 8시에 시작하는 디스커버리 채널에서 금요일에, 또는 6월 12일 오후 8시에 시작하는 과학 채널에서 수요일에 시청하십시오. Valkyrie가 어떻게 운영되는지 확인하세요!