Robot na lezenie na stenu: 9 krokov

2024 Autor: John Day | [email protected]. Naposledy zmenené: 2024-01-30 11:56

Stenový lezecký robot slúži na zabezpečenie alternatívnej kontroly stien pomocou mechanických a elektrických systémov. Robot ponúka alternatívu k nákladom a nebezpečenstvu najímania ľudí na kontrolu stien vo vysokých výškach. Robot bude schopný poskytovať živý prenos a úložisko pre dokumentáciu inšpekcií prostredníctvom bluetooth. Spolu s kontrolným aspektom robota bude možné ho ovládať pomocou vysielačov a prijímačov. Vďaka použitiu ventilátora, ktorý vytvára ťah a sanie, umožňuje robotovi stúpať kolmo na povrch.

Zásoby

Základňa a kryt:

- Sklolaminát: Používa sa na výrobu podvozku

- Živica: Používa sa na výrobu podvozku so sklenenými vláknami

Robot:

- Súprava robotickej nádrže OTTFF: behúne nádrže a držiaky motora

- DC motor (2): slúži na ovládanie pohybu robota

- Obežné koleso a konektory: Vytvára prúd vzduchu, aby robota držal na stene

- ZTW Beatles 80A ESC s SBEC 5,5V/5A 2-6S pre RC lietadlo (80A ESC s konektormi)

Elektrické:

- Arduino: Obvodová doska a softvér na kódovanie ventilátora, motorov a bezdrôtového signálu

- Joystick: Používa sa na ovládanie jednosmerných motorov na pohon robota

- Prijímač WIFI: Načíta údaje z transceiveru a odošle ich cez Arduino do motorov

- WIFI transceiver: zaznamenáva údaje z joysticku a odosiela ich do prijímača na veľké vzdialenosti

- Zásuvky a zástrčky: slúžia na zapojenie elektrických komponentov

- WIFI antény: Používa sa na zvýšenie signálu pripojenia a vzdialenosti pre transceiver a prijímač

- LiPo batéria HobbyStar: slúži na napájanie ventilátora a ďalších možných elektrických komponentov

Krok 1: Pochopenie teórie

Aby ste lepšie porozumeli výberu vybavenia, je najlepšie najskôr diskutovať o teórii nástenného lezeckého robota.

Je potrebné urobiť niekoľko predpokladov:

• Robot pracuje na suchej betónovej stene.
• Ventilátor pracuje na plný výkon.
• Telo robota zostáva počas prevádzky úplne tuhé.
• Stabilné prúdenie vzduchu cez ventilátor

Mechanický model

Premenné sú nasledujúce:

• Vzdialenosť medzi ťažiskom a povrchom, H = 3 palce = 0,0762 m
• Polovica dĺžky robota, R = 7 palcov = 0,1778 m
• Hmotnosť robota, G = 14,7 N.
• Statický koeficient trenia - predpokladaný hrubý plast na betóne, μ = 0,7
• Ťah generovaný ventilátorom, F = 16,08 N.

Pomocou rovnice uvedenej na obrázku vyššie vyriešte silu generovanú rozdielom tlaku, P = 11,22 N

Táto hodnota je adhézna sila, ktorú musí ventilátor vyvinúť, aby robot mohol zostať na stene.

Fluidný model

Premenné sú nasledujúce:

• Zmena tlaku (pomocou P z mechanického modelu a oblasti vákuovej komory) Δp = 0,613 kPa
• Hustota tekutiny (vzduchu), ⍴ = 1000 kg/m^3
• Koeficient trenia povrchu,? = 0,7
• Vnútorný polomer vákuovej komory, r_i = 3,0 palca = 0,0762 m
• Vonkajší polomer vákuovej komory, r_o = 3,25 palca = 0,0826
• Svetlá výška, v = 5 mm

Pomocou vyššie uvedenej rovnice vyriešte objemový prietok, Q = 42 l/min

Toto je požadovaný prietok, ktorý musí ventilátor produkovať, aby generoval potrebný tlakový rozdiel. Zvolený ventilátor spĺňa túto požiadavku.

Krok 2: Vytvorenie základne

Sklolaminát sa rýchlo stal základným materiálom pri stavbe základne. Je to lacné a práca s ním je pomerne jednoduchá a zároveň je extrémne ľahký, čo je pre aplikáciu veľmi dôležité.

Prvým krokom pri vytváraní tejto základne je jej zmeranie. Pre našu aplikáciu sme použili rozmer 8 "x 8". Materiál zobrazený na vyššie uvedených obrázkoch je známy ako E-sklo. Je to dosť lacné a môže prísť vo veľkom množstve. Pri meraní je dôležité poskytnúť ďalších 2 a viac palcov, aby ste zaistili dostatočné množstvo materiálu na rezanie do požadovaného tvaru.

Za druhé, zaistite niečo, čo sa dá použiť na tvarovanie sklenených vlákien na hladký a rovný povrch; Na tento účel tím použil veľkú kovovú platňu. Pred začiatkom procesu vytvrdzovania musí byť nástroj pripravený. Nástrojom môže byť akýkoľvek veľký rovný povrch.

Začnite zabalením obojstranného lepidla, najlepšie v tvare štvorca, takého veľkého, ako potrebujete. Ďalej pripravte vlákno a naň položte suché narezané kusy sklolaminátu. Preneste všetky položky do nástroja.

Poznámka: narezané kusy sklolaminátu môžete poukladať na seba, aby ste konečnému produktu pridali na hrúbke.

Ďalej: ak chcete správne premiešať živicu a jej katalyzátor, každá živica je iná a bude vyžadovať návod na použitie, aby sa časti správne premiešali s jej katalyzátorom. Nalejte živicu cez sklo, kým nie sú všetky suché časti skla vlhké živicou. Ďalej odstrihnite prebytočné vlákno. Potom je potrebné pridať ďalší kus filmu a potom tkaninu zo sklenených vlákien, ktorá pokrýva celý výrobok. Potom pridajte vetraciu tkaninu.

Teraz je čas pokryť celú operáciu plastovým obalom. Ale skôr, ako k tomu dôjde, musí byť pridané zariadenie na narušenie. Toto zariadenie bude umiestnené pod plastom, aby bolo možné pridať vákuové čerpadlo.

Odstráňte ochranný hnedý kryt lepidla a zatlačte plastový kryt nadol, aby lepidlo na námestí vytvorilo vákuové tesnenie. Ďalej vyrežte otvor v strede nástroja pod ním, aby bolo možné pripojiť hadicu. Zapnite vákuum, aby ste odstránili vzduch, čím sa vytvorí plochý povrch a dobre zostavený produkt.

Krok 3: Mobilita robota

Aby sa robot mohol pohybovať hore a dole po stene, rozhodli sme sa použiť nášľapné nádrže z relatívne lacnej súpravy tankov Arduino. Táto súprava obsahovala všetky nástroje a spojovacie prvky potrebné na zaistenie koľají a motorov. Čierny kovový podvozok bol vyrezaný, aby sa vytvorili montážne konzoly; toto sa urobilo kvôli zníženiu množstva ďalších spojovacích prvkov, pretože boli zahrnuté všetky potrebné.

Nasledujúce pokyny ukážu, ako boli zátvorky vyrezané:

• Pomocou pravítka označte stredový bod podvozku
• Stredom nakreslite vodorovnú a zvislú čiaru
• Opatrne rezajte pozdĺž týchto línií, najlepšie pásovou pílou alebo iným kotúčom na rezanie kovov
• Akékoľvek ostré hrany zaoblite brúsnym kotúčom

Hotové zátvorky sú zobrazené v nasledujúcom kroku.

Krok 4: Namontujte konzoly na cisternové pásy

Začnite označením stredových čiar na skle zo sklenených vlákien; toto bude referencia. Vrtákom 1/8 vyrežte nasledujúce otvory; všetky konzoly musia byť v jednej rovine s vonkajším okrajom robota, ako je znázornené na obrázku.

Prvý otvor, ktorý je potrebné označiť, by mal byť 2 palcov od stredovej čiary, ako je to znázornené

Druhý otvor by mal byť 1 "od predchádzajúcej značky

Tento proces by sa mal zrkadliť nad stred

Poznámka: Konzoly obsahujú ďalšie otvory; tieto môžu byť označené a vyvŕtané pre dodatočnú podporu.

Krok 5: Konštrukcia a montáž tratí

Začnite montážou ložísk a ozubených kolies pomocou dodaných dielov; inštrukcie sú súčasťou sady. Koľaje by mali byť pevne zatiahnuté, aby sa zabránilo skĺznutiu z prevodových stupňov; príliš veľké napätie môže spôsobiť zdeformovanie sklolaminátu.

Krok 6: Nainštalujte ventilátor do šasi

Začnite vyrezaním otvoru s priemerom 3 v strede dosky zo sklenených vlákien. To je možné dosiahnuť niekoľkými rôznymi spôsobmi, ako je napríklad dierová píla alebo dremel. Akonáhle je otvor kompletný, umiestnite ventilátor na otvor podľa obrázku a zaistite ho nejaký druh lepidla alebo epoxidu.

Krok 7: Kódovanie

Mikrokontroléry, ktoré sme použili, sú všetky komponenty Arduino.

Doska Arduino Uno = 2

Prepojovacie vodiče medzi mužmi a ženami = 20

Prepojovacie vodiče medzi mužom a mužom = 20

Ovládač motora L2989n = 1

nrf24l01 = 2 (Naše zariadenie pre bezdrôtovú komunikáciu)

nrf24l01 = 2 (Adaptér, ktorý uľahčuje inštaláciu)

Schéma zapojenia ukazuje správne pripojenie, ktoré sme použili, a kód, ktorý je s ním spojený.

Krok 8: Drôtová schéma

Krok 9: Konštrukcia robota

Potom, čo sú základňa a behúne postavené, je posledným krokom spojenie všetkých častí.

Najdôležitejším faktorom je rozloženie hmotnosti, batéria je veľmi ťažká, takže by mala byť iba na jednej strane. Ostatné súčasti by mali byť umiestnené účelne, aby pôsobili proti hmotnosti batérie.

Umiestnenie elektroniky do jedného rohu v strede motorov je dôležité, aby sa zaistilo, že sa vodiče stretnú s motorom bez použitia ďalších vodičov.

Konečným pripojením je batéria a ESG k ventilátoru, tento krok je veľmi dôležitý. Uistite sa, že batéria a ESG sú správne spojené tak, aby boli obe kladné strany navzájom prepojené. Ak nie sú správne pripojené, riskujete spálenie poistky a zničenie batérie a ventilátora.

Elektronické súčiastky ovládača som nalepil páskou na panel, aby som mal poriadok, ale táto časť nie je nevyhnutnosťou.