Estágio 1D - Metodologia de Projeto

O Estágio 1D introduz os estudantes à metodologia de projeto top-down (de cima para baixo) por meio da criação de um chassi swerve completo. Esse estágio representa uma mudança fundamental: da modelagem de peças ou mecanismos isolados para a compreensão dos princípios de arquitetura global de robôs.

Objetivos de Aprendizado

Os estudantes que completarem o Estágio 1D irão:

• Compreender e aplicar a metodologia top-down utilizando sketches de layout (layout sketches)
• Aprender a utilizar sketches de layout como guia geométrico paramétrico para a modelagem de peças
• Praticar a integração de componentes COTS complexos (módulos swerve) em uma montagem de grande porte
• Desenvolver abordagens sistemáticas e organizadas para o projeto de mecanismos complexos
• Dominar o posicionamento consistente da origem e o uso de geometrias de referência

Estrutura de Ensino

Introdução ao Processo de Projeto

Inicie com uma apresentação abrangente sobre a metodologia top-down:

1. Explique o conceito de sketches de layout e por que são o coração do projeto do robô
2. Demonstre como um layout sketch direciona automaticamente a geometria de múltiplos tubos e placas
3. Mostre exemplos reais de captura de intenção de projeto eficaz versus abordagens frágeis
4. Reforce a importância crítica de posicionar a origem no mesmo local de referência em todos os subsistemas

Fases do Projeto

1. Sketch de Layout

   • Criação de geometrias de referência e eixos de simetria
   • Definição dos requisitos de perímetro do chassi e posição dos módulos
   • Aplicação de cotas paramétricas e restrições geométricas

2. Modelagem das Peças

   • Derivação de perfis a partir do layout sketch
   • Criação dos tubos da estrutura do chassi
   • Modelagem da chapa de piso (bellypan) com furação padronizada

3. Criação da Montagem

   • Estruturação lógica e submontagens
   • Importação e fixação de componentes COTS
   • Aplicação correta de conectores de montagem (mates)

Dicas para o Educador

Conceitos-Chave para Enfatizar

Sketches de Layout

• Importância absoluta de sketches 100% definidos (completamente pretos)
• Uso intensivo de linhas e geometrias de construção (construction geometry)
• Estabelecimento de relações paramétricas (por exemplo, fórmulas ou igualdades)
• Posicionamento claro e limpo das cotas dimensionais

Posicionamento da Origem

• Manter a origem consistente em todos os documentos e subsistemas
• Uso correto do Origin Cube
• Por que a origem do CAD é fundamental para a programação autônoma e odometria do robô

Intenção de Projeto (Design Intent)

• Garantir que o modelo seja flexível a alterações dimensionais
• Capturar relações mecânicas funcionais
• Projetar pensando em possíveis revisões futuras sem quebrar a árvore de features

Dificuldades Típicas

Observe e oriente os seguintes pontos críticos:

• Layout sketches excessivamente poluídos ou complexos demais
• Origem posicionada em cantos arbitrários em vez do centro do robô
• Peças desenhadas com medidas fixas em vez de vinculadas ao sketch de layout
• Montagens desorganizadas sem uso de submontagens

Estratégias de Avaliação

Verifique o domínio dos conceitos analisando:

• A clareza e robustez dos sketches de layout
• O comportamento paramétrico do modelo (ao alterar a largura do chassi de 28” para 26”, tudo se ajusta sem erros?)
• A organização e hierarquia da montagem
• A capacidade do aluno de explicar e justificar sua estrutura de modelagem

Guia de Resolução de Problemas

Problemas Comuns e Como Corrigir:

• O layout sketch quebra ao alterar uma medida: Revise as relações de restrição geométrica conflitantes
• As peças não atualizam com mudanças no layout: Verifique a amarração geométrica com o sketch mestre
• Conectores de montagem (mates) quebram na montagem: Revise o esquema de fixação e a consistência da origem
• Lentidão do modelo: Verifique a quantidade excessiva de features em um único Part Studio ou submontagens faltantes

Critérios de Sucesso

Os alunos demonstram domínio quando conseguem:

• Criar sketches de layout paramétricos, elegantes e totalmente definidos
• Modelar peças estruturais que se adaptam automaticamente a revisões dimensionais
• Organizar montagens com alto nível de legibilidade
• Modificar o perímetro do robô sem quebrar nenhuma operação anterior

Dicas de Implementação

Configuração do Documento

• Crie modelos de arquivo padrão com o setup correto de origem
• Estabeleça convenções de nomenclatura para a equipe
• Defina uma estrutura padrão de pastas no Onshape

Gerenciamento do Fluxo

• Divida o projeto em marcos de entrega intermediários
• Estabeleça pontos de controle para checagem com o mentor antes de passar para a montagem

O projeto top-down é a espinha dorsal do design moderno na FRC, e esses fundamentos serão aprofundados nos estágios subsequentes.