为 BattleBots 使用 Markforged 3D 打印机
BattleBots 是一部电视连续剧，其中的团队设计、建造和操作 250 磅的遥控机器，这些机器在充满危险的竞技场——BattleBox 中战斗。该节目于 2000 年在喜剧中心开始，其影响已蔓延至全球。每年都会举行数十场业余比赛，任何人都可以建造和对抗 150 克到 250 磅的机器人。现在，该节目在探索频道播出，最新一季将于美国东部时间 6 月 7 日星期五晚上 8 点首播。在过去的两个赛季中，作为 Valkyrie 团队的一员，我有机会在 BattleBots 上进行构建和竞争。
不断吸引我对机器人格斗的兴趣的是无休止的设计妥协，因为每个班级都有严格的重量限制。你会增加武器的重量以获得更大的命中率吗？装甲以获得更好的防御？电子产品更强大？在每个设计中，您必须仔细平衡您的重量预算，以构建您认为的最佳设计。我于 2016 年进入机器人格斗社区，从一个名为 Foiled 的一磅机器人开始。最初只是一个测试 Markforged 零件耐用性的有趣副项目，我慢慢地越来越多地参与机器人格斗，在过去 3 年中参加了超过 15 场比赛。作为波士顿地区工程师团队的一员，我们制造了从 1 磅到 30 到 250 磅不等的机器人，最终我们与 Valkyrie 一起在 BattleBots 的 2018 赛季中占据了一席之地。
当机器人扩大规模时，您必须准备好让您的机器人被抛到 12 英尺高的空中，被 35,000 磅的力压碎，或者被以 2,000 RPM 旋转的 60 磅圆盘砸碎——然后仍然可以工作。 BattleBots 有严格的 250 磅重量限制。在这种尺寸下，机器人通常具有铝制或钢制框架，以及钢制武器和装甲。例如，瓦尔基里的武器是由 AR500 钢切割而成——与他们用于扫雪机和装甲车的材料相同。因此，如果您没有正确地平衡天平，妥协就会变得更加重要和昂贵。
在机器人的一个区域中节省的任何重量都可以应用于另一个区域。例如，更轻的传动系统可能意味着更厚的装甲，这为机器人提供了更好的防御选择。但一切也以其他方式加起来。如果您专注于更重的武器，您可能需要牺牲传动系统的支撑元件，这可能会增加您的电机故障率，因此您需要购买更多备用电机。如果您争取更轻的车架，您可能需要在材料和制造上花费更多，这会占用更多的金钱和时间，并且如果零件损坏，则更难以复制。这就是为什么我们在 2018 年开始设计和建造 Valkyrie 时就开始使用 Markforged，并进一步改进了 2019 年 BattleBots 赛季的设计。
Markforged 打印机提供了多种材料可供选择，具体取决于零件的特定需求。在每种情况下，Markforged 都让我们能够设计出经过优化的轻量级组件，而我们原本必须使用更重的材料和更耗时的制造方法来生产这些组件。我们可以为我们的电子设备打印抗震 Kevlar® 外壳、重量比铝还低的部件，或者几何优化的金属支架以挤入机器人的低间隙空间。
在所有这些情况下，我们都能够减轻重量并保持强度。如果没有 3D 打印，Valkyrie 将是一个更小、更弱的机器人。我们只有短短几周的时间来准备这个赛季，所以任何快速、自动化的制造方法都是我们肩上的巨大负担。我们将零件发送给打印机，而不必担心自己制作，这意味着我们有更多时间专注于焊接、加工、测试和组装等人类基本任务。这也意味着我们有更多的睡眠。
与许多已经竞争了几十年的建设者相比，作为一个相对较新的团队，我们知道如果我们想要匹配顶级人才，我们需要快速行动并快速迭代。 Markforged 打印机在整个过程中帮助我们设计得更智能。为了准备 2019 年的 BattleBots，我们打印了 200 多个零件。以下是打印机帮助我们快速高效工作的四个方面：
Valkyrie 是一个时尚的机器人，拥有许多奇形怪状的几何形状，当它们组合在一起时，所有东西都几乎无法放入里面。在我们开始制造机器人的任何新部件之前，我们首先打印它并将打印的部件安装在机器人上，以确保它适合我们需要的方式。
由于 Valkyrie 的许多元素都涉及复杂的轮廓或复合角度，因此我们使用 3D 打印零件进行工件夹持，以便在制造组件时正确设置我们加工的组件。这范围从用于加工链轮的软爪，到用于在框架中对齐和攻丝孔的钻孔夹具，再到用于作业设置的分度夹具。
Valkyrie 安装了 55 个由各种不同材料制成的 3D 打印部件。其中 12 个部件是金属部件——主要是与装甲或电机连接以保持刚性的支架和支架。九个零件是 Onyx FR，以保护零件免受我们可能与之战斗的任何火焰喷射器机器人的伤害。其余 34 个连续纤维增强部件包括抗震电子外壳、防尘罩和结构支撑，这些部件在战斗中保持瓦尔基里的功能发挥了关键作用。
凭借严格的重量限制和紧凑的构建时间表，Markforged 打印机让我们的团队能够卸载大量制造工作，这样我们就可以专注于手头的其他任务，让机器人工作。我们知道我们可以制造出坚固、可靠的部件来支撑 BattleBox——在我们 2018 年的所有战斗中，只有一个部件坏了。许多零件通过将它们设计为执行所需的最佳几何形状，帮助我们减轻了关键部位的重量。
我个人认为没有完美的 BattleBots 设计——无论您的经验如何，总有改进和迭代的空间。了解设计效果的唯一方法是在 BattleBox 中。在战斗中，事情会出人意料地失败，所以最好的机器人是那些经常打架的机器人：他们的建造者已经发现并解决了许多失败模式。其中一些修复通常是即时完成的，解决方案是从碎片中拼凑出来的。其他人会在下个赛季得到记录和实施。
在比赛中，Markforged 提供了 4 台打印机来支持本赛季参赛的 67 支球队。在两场比赛之间有 1 到 2 天的周转时间，团队可以发现机器人的问题，设计解决方案，打印出来，并在下一场比赛之前将它们安装在他们的机器人上。团队无需在整个赛季进行临时维修或解决设计缺陷，而是可以通过打印替换或修改来制造具有所需强度的持久部件，以进一步改进机器人以用于下一组战斗——因此机器人的性能实际上得到了提高随着赛季的进行。总的来说，我们为那里的 29 个团队打印了 160 多个零件。
总而言之，使用 Markforged 使我们能够突破 Valkyrie 设计的极限。我们可以快速迭代和改进，测试新概念，并利用我们必须做的更多事情来创建强大、时尚的设计。从 6 月 7 日晚上 8 点开始，每周五在探索频道上观看 BattleBots，或者从 6 月 12 日晚上 8 点开始在科学频道上观看战斗机器人。收听Valkyrie 的票价！
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