Robotický rover K3P4 na European Rover Challenge

Tím nadšených študentov z Vysokej školy banskej Technickej univerzity v Ostrave vyvíja prieskumný robotický rover K3P4 (Katedra 354) pre medzinárodné súťaže ako je European Rover Challenge (ERC) a University Rover Challenge (URC). Súťažiaci sa snažia navrhnúť a zostaviť robotické vozidlo, ktoré bude schopné splniť pripravené úlohy, ktoré simulujú misie na povrchu Marsu alebo Mesiaca. Súťaže robotických vozidiel sa skladajú z 6 disciplín, napr. jazda v náročnom teréne, odber vzoriek pôdy alebo manipulácia s objektmi.

mars rover 3d tisk roverova soutěž

Hlavnými bodmi tímovej práce sú návrh, vývoj, konštrukcia a testovanie vozidla. Nie je to však len školský projekt, ako sami páni uvádzajú. Všetky tieto činnosti sú príležitosťou, ako si rozšíriť znalosti v oblasti mechanického dizajnu, elektroniky, riadenia, motivovania tímu a spolupráca, ktoré ďaleko presahujú bežné študijné požiadavky na univerzite.

So svojím robotom K3P4 sa dvanásťčlenný tím mladých nádejných vedcov už druhým rokom umiestňuje na popredných priečkach týchto súťaží. Prvýkrát, v roku 2018, sa študenti umiestnili hneď na 5. mieste zo 65 tímov. V roku 2019 už stáli na stupňoch víťazov – v konkurencii 29 tímov z celého sveta získali bronzovú medailu v súťaži European Rover Challenge.

Navyše tím dostal špeciálnu cenu poroty za celkový aktívny a pozitívny prístup k súťaži, dobré konštrukčné riešenie robotom a aspoň čiastočné splnenie všetkých zadaných úloh. Tím ale svoje ambície nestráca, a už teraz vymýšľa, ako bude útočiť na vyššie medailové priečky v budúcom ročníku súťaže.

V samotnej súťaži ide predovšetkým o dobrú manipuláciu, ktorá sa skladá z umenia v ovládaní gombíkov a vypínačov. Rover musí byť ovládaný na diaľku práve preto, aby mohol plniť viacero úloh, ako je jazda v drsnom teréne, odber sypkej vzorky, jej zvážanie a vyhodnotenie alebo aj samotná údržba ovládacieho panela. To všetko prebieha pod prísnou kontrolou komisárov.

Rover K3P4 dokáže vykonať všetky nevyhnutné úlohy. Má štyri nezávisle otočné kolesá vyrobené 3D tlačou, odpruženie, 2 kamery, senzory a ovládané rameno s 5 kĺbmi, ktoré zdvihne záťaž s hmotnosťou až 2 kg. To všetko umožňuje operátorom úplnú kontrolu nad robotom bez jeho priamej viditeľnosti.

Prečo práve MCAE Systems?

Jednou z technológií, ktorú sa títo mladí konštruktéri rozhodli pre svoj projekt využiť, bola 3D tlač, s ktorou sa zoznámili už na škole. Bola teda aj jasnou voľbou pre výrobu. Vyhodnotili si, že použitím tejto aditívnej technológie môžu optimalizovať mechanický dizajn, aj dramaticky skrátiť čas výroby niektorých potrebných dielov vozidla. 3D tlač chceli využiť predovšetkým na tlač pneumatík z flexibilného materiálu, ktorý by súčasne spĺňal aj pevnostné požiadavky. Vzhľadom k tomu, že sa technici z MCAE už niekoľkokrát zapojili do projektov, v ktorých vyrobili, či pomohli vyrobiť prototypový diel určený na testovanie nového tvaru karosérie, diskov kolies alebo iných dielov, nebolo tzv. „Čo riešiť“. Oslovenie našej firmy, ktorá má vo svojom portfóliu hneď tri zásadné technológie – 3D tlač, 3D optické meranie a oblasť CAD / CAM – bolo tak logickým krokom.

3D tlačiareň F370 dala roveru doslova nový rozmer

Študenti si mohli vyskúšať, ako funguje 3D tlač na profesionálnych 3D tlačiarňach od spoločnosti Stratasys. Zvolili materiál TPU 92A, ktorý je ako stvorený na tlač zložitých dielov, ktoré musia byť zároveň flexibilné. Kolesá roveru sú totiž v náročnom teréne vysoko namáhané. Vďaka tomuto materiálu sú schopné dokonale sa prispôsobiť prostrediu. Tento elastomér tak otvára nové možnosti, pretože je trvanlivý. Vytlačené diely sú pevné a v reálnom prostredí úplne funkčné. Navyše s jedinečnou odolnosťou a so schopnosťou výrazného natiahnutia alebo kompresie bez straty potrebného tvaru.

Materiál TPU 92A bol navrhnutý špeciálne pre 3D tlačiarne Stratasys radu F123. A práve na 3D tlačiarni F370 z tohto radu boli kolesá vytlačené. Samotná tlač trvala približne 150 hodín. Ušetrila tak študentom čas aj výrobné náklady na kompletný vývoj nového výrobného postupu, čo by určite potešilo vývojárov tejto tlačiarne. K postupu „od prototypovania až po finálny funkčný model“ je totiž 3D tlačiareň F370 primárne určená.

Robotický rover K3P4 sa na vytlačených kolesách prezentuje doteraz. Teší nás, že sme sa mohli podieľať na spolupráci, ktorá (ako veríme) bude aj naďalej pokračovať. Tím RoverOva však chceme podporovať aj inak. Na 3D tlačiarni Fortus 450 sme si zhotovili zmenšený model tohto úspešného roveru z vysoko kvalitného materiálu Nylon 12 a PC. Bolo ho tak možné vidieť aj v našom stánku na Medzinárodnom strojárskom veľtrhu v Brne v roku 2019.