Robot strażacki: 12 kroków (ze zdjęciami)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Ostatnio zmodyfikowany: 2024-01-30 11:32

Jest to robot strażacki stworzony do wykrywania pożaru za pomocą czujników płomienia, podążając w jego kierunku i gasząc ogień wodą. Dzięki czujnikom ultradźwiękowym może również omijać przeszkody w drodze w kierunku ognia. Ponadto wysyła do Ciebie wiadomość e-mail, gdy gasi ogień.

Grupa projektowa Bruface Mechatronics 5

Członkowie drużyny:

Arntit Iliadi

Mahdi Rassoulian

Sarah F. Ambrosecchia

Dżihad Alsamardżi

Krok 1: Lista zakupów

Arduino Mega 1X

Silnik 9V DC 2X

Mikro serwo 9g 1X

Silnik serwo 442hs 1X

Pompa wodna 1X

Czujnik ultradźwiękowy 2X

Jednokierunkowy czujnik płomienia 4X

Mostek H 2X

Moduł Wi-Fi 1X

Włącznik/wyłącznik 1X

Mini płytka stykowa 1X

Kable Arduino

Bateria 9V 1X

Wtyczka baterii 9V 1X

Akumulator LIPO 7,2 V 1X

Zestaw gąsienic gumowych 2X

Mocowanie silnika 2X

Dystans (M3 żeński-żeński 50mm) 8X

Śruby (M3)

Zbiornik na wodę (300 ml) 1X

Wąż wodny 1X

Krok 2: Kilka wskazówek technicznych dotyczących wyboru komponentów

Silniki prądu stałego z enkoderem:

Zaletą silnika prądu stałego z enkoderem nad prostym silnikiem prądu stałego jest możliwość kompensacji prędkości w przypadku posiadania więcej niż jednego silnika i pożądana jest taka sama prędkość dla wszystkich z nich. Ogólnie rzecz biorąc, gdy masz więcej niż jeden silnik z tym samym wejściem (napięcie i prąd), a twoim celem jest, aby miały dokładnie tę samą prędkość, może się zdarzyć, że niektóre silniki mogą się ślizgać, co spowoduje różnicę w prędkości między nimi, co np w naszym przypadku (dwa silniki jako napęd) mogły spowodować odchylenie w jedną stronę, gdy cel miał iść do przodu. to, co robią enkodery, to zliczanie liczby obrotów dla obu silników iw przypadku różnicy, ich kompensowanie. Jednak odkąd przetestowaliśmy naszego robota, nie zaobserwowano różnicy w prędkości dwóch silników, nie używaliśmy enkoderów.

Serwosilniki:

W przypadku mechanizmu pistoletu na wodę potrzebowaliśmy silników, które mogą zapewnić stosunkowo precyzyjny ruch w określonym zakresie. Co do tego, istnieją dwie możliwości: silnik serwo LUB silnik krokowy

ogólnie silnik krokowy jest tańszy niż silnik serwo. Jednak w zależności od zastosowania istnieje wiele innych czynników, które należy wziąć pod uwagę. W naszym projekcie wzięliśmy pod uwagę następujące czynniki:

1) Stosunek moc/masa silnika serwo jest wyższy niż w przypadku silników krokowych, co oznacza, że przy takiej samej mocy silnik krokowy będzie cięższy niż silnik serwo.

2) Serwosilnik zużywa mniej energii niż silnik krokowy, co wynika z faktu, że serwomotor pobiera energię podczas obracania się do zadanej pozycji, ale serwomotor jest w stanie spoczynku. Silniki krokowe nadal zużywają energię w celu zablokowania i utrzymania nakazanej pozycji.

3) Serwosilniki są bardziej zdolne do przyspieszania obciążeń niż silniki krokowe.

Te powody doprowadzą do mniejszego zużycia energii, co było ważne w naszym przypadku, ponieważ używaliśmy baterii jako źródła zasilania wszystkich silników

Jeśli chcesz dowiedzieć się więcej o różnicach między serwomechanizmem a stepperem, sprawdź poniższy link:

www.cncroutersource.com/stepper-vs-servo.ht…

Mostek H:

To, co robi, to umożliwienie kontrolowania zarówno kierunku, jak i prędkości silników prądu stałego. W naszym przypadku wykorzystaliśmy je po prostu do sterowania kierunkiem obrotu obu silników prądu stałego (podłączonych do kół napędowych).

Ponadto kolejny mostek h służy jako prosty włącznik/wyłącznik pompy. (Można to również zrobić za pomocą tranzystora)

Czujniki ultradźwiękowe:

Służą one do unikania przeszkód. Użyliśmy 2 sensorów, jednak możesz zwiększyć zasięg obserwowanego obszaru poprzez zwiększenie liczby sensorów. (Efektywny zasięg każdego czujnika ultradźwiękowego: 15 stopni)

Czujniki płomienia:

Stosowane są łącznie 4 czujniki płomienia. 3 czujniki pod obudową są podłączone zarówno do pinów analogowych, jak i cyfrowych Arduino. Połączenia cyfrowe służą do wykrywania pożaru w celu dalszych działań, podczas gdy połączenia analogowe służą wyłącznie do odczytywania odległości do ognia dla użytkownika. Drugi czujnik na górze jest używany cyfrowo i jego funkcją jest wysłanie polecenia zatrzymania pojazdu w odpowiedniej odległości od ognia, więc w momencie, gdy czujnik na górze o określonym kącie wykryje pożar, będzie wysłać polecenie zatrzymania pojazdu i uruchomienia pompy wody i uruchomienia pistoletu wodnego w celu ugaszenia pożaru.

Arduino Mega:

Powód wyboru arduino mega zamiast arduino UNO jest następujący:

1) Posiadanie modułu Wi-Fi znacznie zwiększa liczbę linii w kodzie i wymaga mocniejszego procesora, aby uniknąć możliwej awarii podczas uruchamiania kodu.

2) posiadanie większej liczby pinów w przypadku zainteresowania rozszerzeniem projektu i dodaniem kilku dodatkowych funkcji.

Gąsienice gumowe:

Gąsienice gumowe są używane, aby uniknąć problemów lub poślizgu w przypadku śliskiej podłogi lub małych przedmiotów na drodze.

Krok 3: Produkcja części

Poniżej przedstawiono rysunki techniczne części, które są produkowane przez drukarkę 3D lub wycinarkę laserową. Wygląd strażaka można zmienić w zależności od zainteresowań, dzięki czemu możesz zmienić kształt ciała i projekt w dowolny sposób.

Części wycinane laserowo:

Podwozie (pleksi 6mm) 1X

Część dachowa (pleksi 6mm) 1X

Część tylna (MDF 3mm) 1X

Część boczna (MDF 3mm) 2X

Części drukowane w 3D:

Uchwyt ultradźwiękowy 2X

Uchwyt czujnika płomienia 1X

Uchwyt łożyska koła 4X

Konfiguracja pistoletu na wodę 1X

Krok 4: Cięcie laserem (wszystkie wymiary w cm)

Krok 5: Rysunki techniczne do druku 3D: (wszystkie wymiary w cm)

Krok 6: Eksperymenty

To jest krótki film, który pokazuje kilka eksperymentów sprawdzających funkcjonalność różnych komponentów.

Krok 7: Serwosilniki i zespół pistoletu na wodę

Krok 8: Montaż końcowy

Krok 9: Podłączanie komponentów do Arduino

Krok 10: Powiązane piny do Arduino

Krok 11: Schemat blokowy programu

Krok 12: Programowanie

V2 to program główny, a pozostałe kody to podprogramy.