Robot do wspinania się po ścianie: 9 kroków

2024 Autor: John Day | [email protected]. Ostatnio zmodyfikowany: 2024-01-30 11:28

Robot do wspinania się po ścianach służy do zapewnienia alternatywnej kontroli ścian za pomocą systemów mechanicznych i elektrycznych. Robot stanowi alternatywę dla kosztów i niebezpieczeństw związanych z zatrudnianiem ludzi do kontroli ścian na dużych wysokościach. Robot będzie mógł przesyłać na żywo i przechowywać dokumentację z inspekcji przez bluetooth. Wraz z aspektem inspekcyjnym robota będzie można nim sterować za pomocą nadajników i odbiorników. Dzięki zastosowaniu wentylatora wytwarzającego ciąg i ssanie robot może wspinać się prostopadle do powierzchni.

Kieszonkowe dzieci

Podstawa i osłona:

- Włókno szklane: używane do wykonania podwozia

-Żywica: używana z włóknem szklanym do wykonania podwozia

Robot:

- Zestaw czołgu robota OTTFF: bieżniki czołgu i mocowania silnika

- Silnik prądu stałego (2): używany do sterowania ruchem robota

- Wirnik i złącza: wytwarzają przepływ powietrza, aby utrzymać robota na ścianie

- ZTW Beatles 80A ESC z SBEC 5.5V/5A 2-6S do samolotu Rc (80A ESC ze złączami)

Elektryczny:

- Arduino: Płytka drukowana i oprogramowanie do kodowania wentylatora, silników i sygnału bezprzewodowego

- Joystick: służy do sterowania silnikami prądu stałego do napędzania robota

- Odbiornik WIFI: odczytuje dane z transceivera i przekazuje je przez Arduino do silników

- Nadajnik-odbiornik WIFI: rejestruje dane z joysticka i wysyła je do odbiornika na duże odległości

-Złącza żeńskie i męskie: używane do okablowania elementów elektrycznych;

-Anteny WIFI: używane do zwiększenia sygnału połączenia i odległości dla nadajnika-odbiornika i odbiornika;

- Akumulator HobbyStar LiPo: Służy do zasilania wentylatora i innych możliwych elementów elektrycznych

Krok 1: Zrozumienie teorii

Aby lepiej zrozumieć dobór sprzętu, najlepiej najpierw omówić teorię robota do wspinania się po ścianach.

Istnieje kilka założeń, które należy przyjąć:

• Robot pracuje na suchej betonowej ścianie.
• Wentylator pracuje z pełną mocą.
• Korpus robota pozostaje całkowicie sztywny podczas pracy.
• Stały przepływ powietrza przez wentylator

Model mechaniczny

Zmienne są następujące:

• Odległość między środkiem masy a powierzchnią, H = 3 cale = 0,0762 m
• Połowa długości robota, R = 7 cali = 0,1778 m
• Masa robota, G = 14,7 N
• Statyczny współczynnik tarcia - założony chropowatość plastyczna na betonie, μ = 0,7
• Ciąg generowany przez wentylator, F = 16,08 N

Korzystając z równania pokazanego na powyższym obrazku, rozwiąż siłę generowaną przez różnicę ciśnień, P = 11,22 N

Ta wartość to siła adhezji, która musi być generowana przez wentylator, aby robot mógł pozostać na ścianie.

Model płynny

Zmienne są następujące:

• Zmiana ciśnienia (przy użyciu P z modelu mechanicznego i powierzchni komory próżniowej) Δp = 0,613 kPa
• Gęstość płynu (powietrza), ⍴ = 1000 kg/m^3
• Współczynnik tarcia powierzchni, ? = 0,7
• Wewnętrzny promień komory próżniowej, r_i = 3,0 in = 0,0762 m
• Promień zewnętrzny komory próżniowej, r_o = 3,25 cala = 0,0826
• Prześwit, h = 5 mm

Korzystając z równania pokazanego powyżej, rozwiąż przepływ objętościowy, Q = 42 l/min

Jest to wymagane natężenie przepływu, które wentylator musi wytworzyć, aby wytworzyć niezbędną różnicę ciśnień. Wybrany wentylator spełnia to wymaganie.

Krok 2: Tworzenie bazy

Włókno szklane szybko stało się niezbędnym materiałem w konstrukcji podstawy. Jest niedrogi i dość łatwy w użyciu, a także niezwykle lekki, co jest bardzo ważne dla aplikacji.

Pierwszym krokiem w tworzeniu tej bazy jest jej zmierzenie. Do naszej aplikacji użyliśmy wymiaru 8" x 8". Materiał pokazany na powyższych zdjęciach to tzw. szkło E. Jest dość tani i może być dostępny w dużych ilościach. Podczas pomiaru ważne jest, aby zapewnić dodatkowe 2 cale, aby zapewnić wystarczającą ilość materiału do wycięcia w pożądany kształt.

Po drugie, zabezpiecz coś, co można wykorzystać do uformowania włókna szklanego w gładką, równą powierzchnię; w tym celu zespół użył dużej metalowej płyty. Przed rozpoczęciem procesu utwardzania narzędzie musi być przygotowane. Narzędziem może być dowolna duża płaska powierzchnia.

Zacznij od naklejenia dwustronnego kleju, najlepiej w kształcie kwadratu, tak dużego, jak potrzebujesz. Następnie przygotuj filament i połóż na nim sucho pocięte kawałki włókna szklanego. Przenieś wszystkie elementy na narzędzie.

Uwaga: pocięte kawałki włókna szklanego można układać w stos, aby zwiększyć grubość produktu końcowego.

Dalej: chcesz prawidłowo wymieszać żywicę i jej katalizator, każda żywica jest inna i będzie wymagać instrukcji obsługi, aby odpowiednio wymieszać porcje z katalizatorem. Wylej żywicę na szkło, aż wszystkie suche części szkła zostaną zwilżone żywicą. Następnie odetnij nadmiar filamentu. Następnie dodaj kolejny kawałek folii, a następnie ściereczkę z włókna szklanego, która zakrywa cały produkt. Następnie dodaj ściereczkę odpowietrzającą.

Teraz nadszedł czas, aby zakryć całą operację folią. Ale zanim to nastąpi, należy dodać urządzenie naruszające. To urządzenie będzie znajdować się pod plastikiem, aby umożliwić dodanie pompy próżniowej.

Usuń samoprzylepną brązową osłonę ochronną i dociśnij plastikową osłonę w dół, aby klej utworzył próżnioszczelne uszczelnienie w kwadracie. Następnie wytnij otwór w środku narzędzia pod spodem, aby można było podłączyć wąż. Włącz próżnię, aby usunąć powietrze, tworząc płaską powierzchnię i dobrze ułożony produkt.

Krok 3: Mobilność robota

Aby robot poruszał się w górę iw dół po ścianie, zdecydowaliśmy się użyć gąsienic czołgu ze stosunkowo taniego zestawu czołgów Arduino. Ten zestaw zawierał wszystkie narzędzia i elementy mocujące potrzebne do zabezpieczenia gąsienic i silników. Czarna metalowa obudowa została wycięta, aby stworzyć wsporniki montażowe; zrobiono to, aby zmniejszyć liczbę dodatkowych elementów złącznych, ponieważ wszystkie potrzebne zostały uwzględnione.

Poniższe instrukcje pokażą, jak zostały wycięte wsporniki:

• Użyj linijki, aby zaznaczyć środek podwozia
• Narysuj poziomą i pionową linię przez środek
• Ostrożnie tnij wzdłuż tych linii, najlepiej za pomocą piły taśmowej lub innego ostrza do cięcia metalu
• Użyj tarczy szlifierskiej do zaokrąglenia ostrych krawędzi

Gotowe wsporniki są pokazane w następnym kroku.

Krok 4: Zamontuj wsporniki do gąsienic zbiorników

Zacznij od zaznaczenia linii środkowych na arkuszu z włókna szklanego; to będzie odniesienie. Za pomocą wiertła 1/8 wytnij następujące otwory; wszystkie wsporniki muszą być wyrównane z zewnętrzną krawędzią robota, jak pokazano.

Pierwszy otwór, który należy zaznaczyć, powinien znajdować się 2" od linii środkowej, jak pokazano

Drugi otwór powinien znajdować się 1" od poprzedniego znaku

Ten proces powinien być odzwierciedlony w centrum

Uwaga: Wsporniki zawierają dodatkowe otwory; można je oznaczyć i wywiercić w celu uzyskania dodatkowego wsparcia.

Krok 5: Skonstruuj i zamontuj tory

Rozpocznij od montażu łożysk i kół zębatych za pomocą dostarczonych części; instrukcje są zawarte w zestawie. Gąsienice powinny być mocno naciągnięte, aby uniknąć ześlizgnięcia się z kół zębatych; zbyt duże napięcie może spowodować wypaczenie włókna szklanego.

Krok 6: Zainstaluj wentylator w obudowie

Rozpocznij od wycięcia otworu o średnicy 3 cali w środku arkusza z włókna szklanego. Można to zrobić na kilka różnych sposobów, na przykład piłą walcową lub dremel. Po zakończeniu otworu umieść wentylator nad otworem, jak pokazano i zabezpiecz za pomocą jakiś rodzaj kleju lub żywicy epoksydowej.

Krok 7: Kodowanie

Wykorzystane przez nas mikrokontrolery to wszystkie komponenty Arduino.

Płytka Arduino Uno = 2

Przewody połączeniowe męskie-żeńskie = 20

Przewody połączeniowe męskie-męskie = 20

Sterownik silnika L2989n = 1

nrf24l01 = 2 (Nasze urządzenie do komunikacji bezprzewodowej)

nrf24l01 = 2 (adapter ułatwiający instalację)

Schemat okablowania pokazuje właściwe połączenie, którego użyliśmy i kod, który się z nim wiąże.

Krok 8: Schemat połączeń

Krok 9: Konstruowanie robota

Po zbudowaniu podstawy i bieżników, ostatnim krokiem jest połączenie wszystkich części.

Najważniejszym czynnikiem jest rozkład masy, akumulator jest bardzo ciężki, więc powinien znajdować się po jednej stronie. Pozostałe elementy należy rozmieścić celowo, aby zrównoważyć wagę baterii.

Umieszczenie elektroniki w jednym rogu pośrodku silników jest ważne, aby przewody stykały się z silnikiem bez użycia dodatkowych przewodów.

Ostateczne połączenie to akumulator i ESG do wentylatora, ten krok jest bardzo ważny. Upewnij się, że bateria i ESG są prawidłowo połączone, a obie dodatnie strony są połączone ze sobą. Jeśli nie są prawidłowo podłączone, ryzykujesz przepalenie bezpiecznika i zniszczenie akumulatora i wentylatora.

Przykleiłem części elektroniczne kontrolera na panelu, aby zachować porządek, ale ta część nie jest konieczna.