Robot d'escalada de paret: 9 passos

2024 Autora: John Day | [email protected]. Última modificació: 2024-01-30 08:12

El robot d'escalada a la paret serveix per proporcionar una inspecció alternativa de les parets mitjançant l'ús de sistemes mecànics i elèctrics. El robot ofereix una alternativa a la despesa i als perills de contractar humans per inspeccionar parets a altures altes. El robot podrà proporcionar alimentació i emmagatzematge en directe per a la documentació de les inspeccions mitjançant bluetooth. Juntament amb l’aspecte d’inspecció del robot, es podrà controlar mitjançant transmissors i receptors. Mitjançant l’ús d’un ventilador que produeix empenta i aspiració permet que el robot pugi perpendicularment a una superfície.

Subministraments

Base i coberta:

- Fibra de vidre: s’utilitza per fabricar el xassís

- Resina: s'utilitza amb fibra de vidre per fabricar el xassís

Robot:

- Kit de tancs de robots OTTFF: rodaments de tancs i suports de motor

- Motor CC (2): s’utilitza per controlar el moviment del robot

Impulsor i connectors: produeix flux d’aire per mantenir el robot a la paret

ZTW Beatles 80A ESC amb SBEC 5.5V / 5A 2-6S per a avió Rc (80A ESC amb connectors)

Elèctric:

- Arduino: placa de circuit i programari per a la codificació del ventilador, motors i senyal sense fils

- Joystick: s’utilitza per controlar els motors de corrent continu per accionar el robot

- Receptor WIFI: llegeix les dades del transceptor i les transmet a través de l’Arduino als motors

- Transceptor WIFI: grava les dades del joystick i les envia al receptor a llarg termini

- Connectors femella i mascle: s’utilitzen per cablejar els components elèctrics

- Antenes WIFI: s’utilitzen per augmentar el senyal de connexió i la distància entre transceptor i receptor

- Bateria LiPo HobbyStar: s’utilitza per alimentar el ventilador i altres components elèctrics possibles

Pas 1: entendre la teoria

Per entendre millor la selecció d'equips, és millor parlar primer de la teoria que hi ha darrere del robot d'escalada de paret.

Hi ha diverses suposicions que cal fer:

• El robot funciona sobre un mur de formigó sec.
• El ventilador funciona a tota potència.
• El cos del robot roman completament rígid durant el funcionament.
• Flux d'aire constant a través del ventilador

Model mecànic

Les variables són les següents:

• Distància entre el centre de massa i la superfície, H = 3 in = 0,0762 m
• La meitat de la longitud del robot, R = 7 in = 0.1778 m
• Pes del robot, G = 14,7 N
• Coeficient estàtic de fricció: suposat plàstic rugós sobre formigó, μ = 0,7
• Empenta generada pel ventilador, F = 16,08 N

Utilitzant l’equació que es mostra a la imatge anterior, resoleu la força generada per la diferència de pressió, P = 11,22 N

Aquest valor és la força d'adherència que ha de generar el ventilador per permetre que el robot es quedi a la paret.

Model de fluids

Les variables són les següents:

• Canvi de pressió (utilitzant P del model mecànic i l'àrea de la cambra de buit) Δp = 0,613 kPa
• Densitat del fluid (aire), ⍴ = 1000 kg / m ^ 3
• Coeficient de fricció de la superfície,? = 0,7
• Radi interior de la cambra de buit, r_i = 3,0 in = 0,0762 m
• Radi exterior de la cambra de buit, r_o = 3,25 in = 0,0826
• Distància, h = 5 mm

Utilitzant l’equació que es mostra anteriorment, resoleu el cabal volumètric, Q = 42 L / min

Aquest és el cabal requerit que el ventilador ha de produir per generar la diferència de pressió necessària. El ventilador escollit compleix aquest requisit.

Pas 2: creació de la base

La fibra de vidre es va convertir ràpidament en un material essencial en la construcció de la base. És barat i bastant fàcil de treballar, a més de ser extremadament lleuger, cosa molt important per a l’aplicació.

El primer pas per crear aquesta base és mesurar-la. Per a la nostra aplicació, hem utilitzat una dimensió de 8 "x 8". El material que es mostra a les imatges anteriors es coneix com a vidre electrònic. És bastant barat i pot venir en grans quantitats. Quan es mesura, és important proporcionar més de 2 polzades per assegurar-se que hi hagi una gran quantitat de material per tallar en la forma desitjada.

En segon lloc, assegureu alguna cosa que es pugui utilitzar per formar la fibra de vidre en una superfície llisa i uniforme; per a això, l'equip va utilitzar una gran placa metàl·lica. Abans de començar el procés de curat, cal preparar l'eina. Una eina pot ser qualsevol superfície plana gran.

Comenceu embolicant un adhesiu de doble cara, preferiblement en forma de quadrat, tan gran com necessiteu. A continuació, prepareu un filament i col·loqueu-hi els trossos de fibra de vidre tallats en sec. Transfereix tots els elements a l'eina.

Nota: podeu apilar les peces tallades de fibra de vidre per afegir gruix al vostre producte final.

A continuació: voleu barrejar correctament la resina i el seu catalitzador, cada resina és diferent i necessitarà que el manual de l'usuari barregi correctament les porcions amb el seu catalitzador. Aboqueu la resina sobre el got fins que totes les parts seques del vidre estiguin mullades amb resina. A continuació, talleu l'excés de filament. Un cop fet això, afegiu un altre tros de pel·lícula i després un drap de fibra de vidre que cobreixi tot el producte. Després, afegiu un drap de respir.

Ara és el moment de cobrir tota l'operació amb un embolcall de plàstic. Però abans que això passi, s’ha d’afegir un dispositiu d’incompliment. Aquest dispositiu s’assentarà sota el plàstic per permetre afegir una bomba de buit.

Traieu la coberta marró protectora dels adhesius i premeu la coberta de plàstic cap avall perquè sigui l'adhesiu que faci un segell hermètic al quadrat. A continuació, talleu un forat al centre de l'eina per sota perquè es pugui connectar una mànega. Activeu el buit per eliminar l’aire fent una superfície plana i un producte ben junt.

Pas 3: Mobilitat de robots

Per aconseguir que el robot es mogués amunt i avall de la paret, vam decidir utilitzar les bandes de rodament del tanc d’un kit de tancs Arduino relativament barat. Aquest kit incloïa totes les eines i elements de subjecció necessaris per assegurar les pistes i els motors. El xassís de metall negre es va tallar per crear suports de muntatge; això es va fer per reduir la quantitat de fixacions addicionals, ja que s'incloïen tots els necessaris.

Les instruccions següents mostren com es van tallar els claudàtors:

• Utilitzeu una regla per marcar el punt central del xassís
• Dibuixeu una línia horitzontal i vertical pel centre
• Talleu amb cura aquestes línies, preferiblement amb una serra de cinta o una altra fulla de tall de metall
• Utilitzeu una mola per arrodonir les vores afilades

Els claudàtors acabats es mostren al pas següent.

Pas 4: Monteu els suports per a les vies del tanc

Comenceu marcant les línies centrals de la làmina de fibra de vidre; aquestes seran la referència. Amb una broca de 1/8 , talleu els forats següents; tots els suports han d'estar al mateix nivell que la vora exterior del robot, tal com es mostra.

El primer forat que cal marcar ha de ser 2 "de la línia central, tal com es mostra

El segon forat hauria de ser 1 "de la marca anterior

Aquest procés s’hauria de reflectir al centre

Nota: Els suports inclouen forats addicionals; es poden marcar i perforar per obtenir suport addicional.

Pas 5: construir i muntar pistes

Comenceu muntant els coixinets i engranatges utilitzant les peces proporcionades; les instruccions s’inclouen al kit. Les vies s’han d’estirar per evitar relliscades dels engranatges; una tensió excessiva pot fer que la fibra de vidre es deformi.

Pas 6: instal·leu el ventilador al xassís

Comenceu tallant un forat de 3 de diàmetre al centre de la làmina de fibra de vidre. Això es pot aconseguir de diverses maneres diferents, com ara una serra de forat o un dremel. Un cop completat el forat, col·loqueu el ventilador sobre el forat tal com es mostra i assegureu-lo amb algun tipus d’adhesiu o epoxi.

Pas 7: Codificació

Els microcontroladors que hem utilitzat són components Arduino.

Taula Arduino Uno = 2

Filferros de pont masculí a femella = 20

Filferros de pont masculí a masculí = 20

Controlador de motor L2989n = 1

nrf24l01 = 2 (El nostre dispositiu de comunicació sense fils)

nrf24l01 = 2 (un adaptador que facilita la instal·lació)

El diagrama de cablejat mostra la connexió adequada que hem utilitzat i el codi que s’acompanya.

Pas 8: diagrama de filferro

Pas 9: construcció del robot

Després de construir la base i les bandes de rodament, el pas final és posar totes les parts juntes.

El factor més important és la distribució del pes, la bateria és molt pesada, de manera que hauria d’estar només per un costat. Els altres components s’han de col·locar a propòsit per contrarestar el pes de la bateria.

Col·locar l’electrònica en una cantonada al mig dels motors és important per assegurar-se que els cables compleixen el motor sense l’ús de cables addicionals.

La connexió final és la bateria i ESG al ventilador, aquest pas és molt important. Assegureu-vos que la bateria i l’ESG estiguin correctament connectats amb els dos costats positius connectats entre si. Si no estan connectats correctament, podeu arrencar un fusible i destruir la bateria i el ventilador.

Vaig gravar les parts electròniques del controlador en un tauler per mantenir-me organitzat, però aquesta part no és una necessitat.