工程设计流程#

注意:确切的过程因团队而异,因此下述内容并不意味着是一个硬性规则。

digraph {
   define[label="Define the Problem"];
   specify[label="Specify Requirements"];
   brainstorm[label="Brainstorm/CAD Design"];
   prototype[label="Prototype/Experiment"];
   test[label="Test"];
   analyze[label="Analyze Results"];
   implementation[label="Final Implementation"];

   define->specify
   specify->brainstorm
   brainstorm->prototype
   prototype->test
   test->analyze
   analyze->brainstorm
   test->implementation
}

工程设计过程的组成部分#

通常,设计过程包含以下这些步骤; 但是,每个团队都会根据自己的需要和限制修改流程。

  • 定义问题:你想解决什么?时间轴是什么?

  • 指定需求:你提出的解决方案的必要性是什么?

  • 头脑风暴/CAD设计:在纸上或CAD中绘制或绘制原型。

  • 原型/实验:使用物理材料搭建第一个设计。

  • 测试:确保彻底测试原型的每个部分以检测缺陷。

  • 分析结果:分析你从测试中学到的内容,以便连续迭代。

  • 最终实施:抛光和固化不会改变的最终设计。

举个例子,让我们看一个想象中的团队为Rover Ruckus(RR2)建造动力传动系统,这是2018-2019年的游戏。在RR2中,有一个坑,大约3英寸高,可以穿过。在那一年的游戏中,有两个主要选择:穿过这个坑,或者不穿过它,而是用机械臂伸过去。

团队必须首先指定动力传动系统的要求。动力传动系统最重要的方面之一是机动性。另一个要求可能是速度、牵引力、可靠性等。从团队指定的要求来看,他们现在将考虑符合他们要求的动力传动系统。如果团队想要穿过坑,那么4WD或6WD将是最佳设计。如果他们不需要穿过坑,许多选项仍然可供选择,例如完整的动力传动系统。

下一步将是头脑风暴出一个实际设计。谨慎的做法是让多个学生设计一个动力传动系统原型,这样团队就可以测试多个动力传动系统。

自此,一个团队可以开始原型设计和测试的过程。这可能包括测试穿过坑所需的时间、从坑到着陆器的时间、最高速度、可操作性等。可以进行简单的测试,而不是复杂的测试。例如,如果机器人预计重30磅,放置在动力传动系统顶部的哑铃可以模拟额外的重量,看看动力传动系统是否可以轻松可靠地越过坑,这样机器人就不会卡在坑边缘。

接下来,分析结果并迭代。例如,如果间隙太小,动力传动系统在部分时间卡在坑上,那么就有必要提高动力基础来修复这个问题。然而,不要一次改变太多的东西——你一次只想改变一个变量,否则,你将不知道什么可能导致进一步的问题出现。总是坚持一次改变一个变量。

备注

通常需要多次迭代才能把事情做好,所以如果你的第二次甚至第三次尝试没有你想象的那么好,不要气馁。许多团队有10多次迭代的进气设计,以便改进和磨练他们的设计,使其达到最佳效率。虽然不建议新团队尝试这么多次,但不要害怕一次修改一个因素来隔离和解决问题。

你的最终实现可能只是一个升级的原型,或者,如果你在原型中使用了低于标准/废弃的材料,你可以将它们换成耐用的材料。