La Asociación de Carreras de Caballos de Pensilvania debutó con sus Simuladores de Realidad Virtual para dar inicio a 2020 en el Show de Granjas de Pensilvania, Horse World Expo y en un Juego de Pingüinos de Pittsburgh. Después del éxito de Covid-19, el trabajo no se detuvo en mejorar los simuladores de realidad virtual.
Una cosa que faltaba en el simulador de carreras con arnés era el movimiento de la bicicleta de carreras. Dado que nunca antes se había hecho nada como esto, en realidad no había mucho que seguir.
Después de algunas investigaciones, la PHRA se acercó a la fábrica de aprendizaje de la Universidad de Penn State en busca de ayuda.
Penn State Learning Factory es una instalación práctica para que los estudiantes de ingeniería la utilicen junto con el diseño final y otros cursos, así como proyectos de investigación y organizaciones estudiantiles. Learning Factory ofrece instalaciones modernas de diseño, creación de prototipos y fabricación, que incluyen mecanizado (CNC y manual), impresión 3D, soldadura, metrología y CAD / CAM.
A través de asociaciones entre la universidad y la industria, los estudiantes diseñan proyectos para los clientes y los patrocinadores de la industria interactúan con los estudiantes y el profesorado.
Trabajando con Gary Neal, miembro del Departamento de Ingeniería Mecánica de la PSU y Director de Proyectos de Diseño de Ingeniería Mecánica, cuatro estudiantes fueron asignados como equipo al proyecto de PHRA. Eran Nick Patrella, un estudiante de Ingeniería Mecánica de Garnet Valley, PA, Billy Mellinger, un estudiante de Ingeniería Mecánica de White Oak, PA, Christian Cooke, un estudiante de Ingeniería Energética para Sea Cliff, NY, y Yuhan Dong, un estudiante de Ingeniería Mecánica originalmente de Shanghai, China, que ahora reside en Filadelfia, PA.
Cada alumno tuvo la oportunidad de decidir en qué proyecto de Learning Factory les gustaría formar parte. Todos tenían sus propias razones para elegir trabajar en el simulador de realidad virtual.
Nick eligió el proyecto porque le interesan los coches y las carreras. Tiene un Mustang de 1991 como automóvil de proyecto y conocimientos en vehículos, por lo que el mal humor despertó su interés.
Billy y Christian pensaron que, en comparación con las otras opciones para elegir, era un proyecto muy “original” y parecía que sería divertido.
Yuhan dijo que eligió el proyecto porque es un piloto de carreras de simulación. Dijo que si bien un simulador de movimiento para simuladores de carreras es caro, este proyecto lo ayudó a adquirir más conocimientos sobre simuladores de movimiento para que pudiera construir su propio simulador de simuladores de carreras en el futuro.
A cada estudiante se le asignó un rol dentro del equipo. Nick actuó como director de proyectos, Christian Cooke fue encargado del diario, Billy Mellinger como encargado de tomar notas y Yuhan como programador / encargado del presupuesto.
El equipo tenía una llamada semanal con la PHRA para discutir el progreso y cualquier otra cosa que pudiera haber surgido en la semana anterior. También enviaron informes de progreso detallados cada semana para que PHRA pudiera ver el progreso que estaban haciendo.
De los cuatro miembros del equipo, ninguno tenía experiencia en carreras de trineos antes de este proyecto. La PHRA quería brindarles la experiencia de conducir un carrito para correr en una de las granjas de entrenamiento locales de PA. Esto ayudó al equipo a tener una idea de lo que necesitaban simular. Cada estudiante fue a dar un paseo en carrito para sentir el movimiento por sí mismos.
Después de los paseos en carritos, la bicicleta de carreras utilizada para el simulador se trasladó a Penn State para que el equipo pudiera comenzar a trabajar en ella. Rápidamente se decidió que un motor eléctrico sería la mejor manera de hacerlo. Los principales problemas serían crear un diseño que permita que la bicicleta se mueva de lado a lado y hacia arriba y hacia abajo, pero al mismo tiempo no permita que se mueva por el piso y hacer un diseño que pueda soportar a un adulto sentado en la bicicleta. .
Trabajando con una restricción de tiempo ajustada, restricciones de Covid y un presupuesto que dejaba poco margen de error, el equipo trabajó rápidamente para superar cualquier obstáculo que surgiera.
Todos dijeron que los mayores desafíos eran poder completar el proyecto con acceso a las instalaciones de la PSU limitado debido a Covid-19, además de mantenerse dentro del presupuesto y mecanizar el acero.
El diseño final terminó siendo una plataforma de madera con el motor y los ejes unidos a la plataforma. Los neumáticos de la bicicleta de carreras se asientan en los cilindros al final de cada eje.
Con este diseño, los viejos calzos de rueda que mantenían la bicicleta de carreras en su lugar ya no se podían usar ya que también se sentaban debajo de las ruedas. Flint Road Welding de Mifflintown pudo diseñar nuevos calzos que se colocan al frente y detrás de las ruedas. Estos calzos tienen rodillos en forma de cinta transportadora que permiten que la rueda gire pero que la bicicleta de carreras permanezca estacionaria.
Nick dijo que este proyecto lo ayudó a aprender varias habilidades, como cómo ser un líder, trabajar con un presupuesto y un horario, y trabajar con los materiales que se le dan.
“Por ejemplo, debido a las circunstancias de COVID-19, el equipo estaba limitado en herramientas y tiempo permitido en el taller de máquinas. Como se dijo anteriormente, debido a mi experiencia en mecánica y al tener vehículos más antiguos, llevaba una variedad de herramientas manuales comunes en el maletero de mi automóvil. Con estas herramientas manuales comunes, se armó todo el proyecto. Los componentes se mecanizaron con tolerancias específicas en el taller de maquinaria, pero se perforaron orificios de tolerancia más floja en una taladradora en mi apartamento. La plataforma se cortó con una sierra de mano y se atornilló a mano. La alineación del eje se logró mediante el uso de un inclinómetro y un indicador de cuadrante. Debido a las limitaciones de tiempo, la accesibilidad limitada del taller de máquinas y otras circunstancias diversas, se tuvieron que tomar decisiones críticas y actuar sobre ellas, como fabricar parcialmente y ensamblar completamente el proyecto fuera de Learning Factory. Me abrió los ojos a lo que realmente pueden lograr las personas y un equipo “. él dijo.
Billy y Christian dijeron que este proyecto le enseñó que el mecanizado puede llevar mucho tiempo, a menudo más de lo que uno pensaría.
Yuhan dijo que una de las cosas más importantes que aprendió es que siempre es bueno investigar a fondo y hacer sus cálculos antes de comprar cualquier pieza.
Mirando hacia atrás, Nick dijo que este era el tipo de proyecto que había estado esperando desde su primer año. No podía esperar a una tarea práctica y disfrutó de ver cómo se desarrollaba todo este proceso desde las primeras etapas hasta el montaje y la prueba del simulador. También apreció que la PHRA le haya dado al equipo su plena confianza en la elaboración del diseño.
El simulador terminado no es lo que nadie imaginó cuando comenzó. Christian dijo que el proyecto final es mucho más simple de lo que había imaginado, pero eso es algo bueno en este caso considerando que el realismo sigue ahí. Billy dijo que también había estado imaginando algo más complejo.
Yuhan dijo que el proyecto terminado es lo que previó cuando comenzó el proceso y es uno del que está muy orgulloso.
Nick continuó diciendo que no era en absoluto lo que imaginaba. Dijo después de hacer una inmensa cantidad de investigación sobre simuladores que estaba pensando en muchos conceptos diferentes. “Como equipo, el concepto final, que se convirtió en el prototipo, se basó en un diseño personalizado de un sistema de levas para crear una acción de elevación cíclica para cada rueda del sulky”. él dijo.
Si bien ninguno de los miembros del equipo estaba realmente interesado en las carreras de caballos, todos dijeron que estaban interesados en ir a la pista ahora.
Nick siempre ha estado interesado en el concepto general de carreras. “La adrenalina no se parece a nada. Desde una carrera a pie básica hasta autos de carreras, siempre ha sido interesante ”, dijo.
Si bien nunca estuvo involucrado en las carreras de caballos, dijo que investigar este proyecto despertó su interés y definitivamente está interesado en ir a la cercana Harrah’s Filadelfia.
Billy nunca tuvo interés en asistir a las carreras antes de este proyecto, pero después de investigarlo, dijo que definitivamente lo está ahora, ya que puede ser muy emocionante.
Christian dijo que nunca se dio cuenta de lo maravillosos que son los caballos. Él y Yuhan también dijeron que ahora también estarían interesados en ir a la pista.
Nick continuó diciendo que disfrutó mucho trabajar junto a PHRA y que fue una gran experiencia. Está emocionado de ver el proyecto en uso después de Covid-19 y de mantenerse en contacto con PHRA.
También quería agradecer a los profesionales de Learning Factory y a su profesor, Gary Neal.
Después de graduarse, planea ingresar a la fuerza laboral en Ingeniería Mecánica. Idealmente, está interesado en un trabajo en una pequeña empresa donde podría trabajar en un proyecto de principio a fin y aprender durante todo el proceso. Le gusta ser práctico y disfruta tanto diseñar como crear proyectos.
Yuhan dijo que después de graduarse de la PSU, planea continuar su educación obteniendo su maestría en robótica.
Christian planea tomarse un descanso el próximo año y luego revisar los mercados energéticos para ver dónde se encuentran.
Billy planea encontrar un trabajo en algo relacionado con la fabricación al graduarse.
Gary Neal sintió que este era un gran proyecto para Learning Factory y los estudiantes. “¡El objetivo original de PHRA y el alcance del proyecto eran perfectos! El patrocinador, el Sr. Seth Dowling, fue entusiasta, receptivo y se esforzó por ayudar al equipo a tener éxito. Este equipo de estudiantes combinó conocimientos y habilidades de múltiples disciplinas, incluida la ingeniería mecánica, la ingeniería eléctrica, la ingeniería de fabricación y la ingeniería energética, ¡y el equipo de estudiantes hizo un trabajo fantástico! Pasaron por el proceso de diseño estándar, pero personalizaron ese proceso para este proyecto específico. Superaron los desafíos iniciales y, a través del uso del equipo de prototipos iterativos, realmente refinaron sus ideas y, al final, crearon un producto final funcional. Su capacidad para crear estos prototipos prácticos y el producto final, dados los desafíos de COVID, muestra la dedicación y perseverancia del patrocinador y los ingenieros de Penn State ”.
Pete Peterson, presidente de PHRA, dijo: “Siempre es agradable cuando la industria puede asociarse con instituciones educativas de Pensilvania. Este fue un verdadero ganar-ganar a través de mis ojos. Los estudiantes pudieron adquirir experiencia con un proyecto práctico y, a cambio, PHRA obtuvo el primer simulador de realidad virtual de movimiento de carreras de arnés “.
The Learning Factory busca proyectos cada semestre. Con ingenieros junior de todas las disciplinas disponibles, pueden contratar proyectos para cualquier tipo de proyecto de ingeniería que contenga contenido de diseño. En particular, buscan proyectos que crucen los límites típicos de la ingeniería. Según Gary, “Esta oportunidad de trabajar en proyectos multidisciplinarios les brinda a los estudiantes una habilidad y experiencia que es valiosa cuando se gradúan y pasan a la fuerza laboral”.
Para obtener más información sobre Learning Factor y para obtener información sobre cómo patrocinar un proyecto, visite el sitio web de PSU Learning Factory aquí.
