Робот-пожарный: 12 шагов (с изображениями)

2025 Автор: John Day | [email protected]. Последнее изменение: 2025-01-23 15:05

Это робот-пожарный, предназначенный для обнаружения огня с помощью датчиков пламени, приближающихся к нему и тушения пожара водой. Он также может избегать препятствий на пути к огню с помощью ультразвуковых датчиков. Кроме того, он отправляет вам электронное письмо, когда тушит огонь.

Группа 5 проекта Bruface Mechatronics

Члены команды:

Арнтит Илиади

Махди Расулиан

Сара Ф. Амбросеккья

Джихад Альсамарджи

Шаг 1. Список покупок

Ардуино Мега 1X

Двигатель постоянного тока 9 В 2X

Микро сервопривод 9g 1X

Серводвигатель 442hs 1X

Водяной насос 1X

Ультразвуковой звуковой датчик 2X

1-ходовой датчик пламени 4X

H-образный мост 2X

Модуль Wi-Fi 1X

Переключатель включения / выключения 1X

Мини-макет 1X

Кабели Arduino

Аккумулятор 9V 1X

Штекер аккумулятора 9 В 1 шт.

LIPO 7.2Volt аккумулятор 1X

Комплект резиновых гусениц 2X

Монтаж двигателя 2X

Прокладка (M3 внутренняя-внутренняя 50 мм) 8X

Винты (M3)

Резервуар для воды (300 мл) 1X

Водяной шланг 1X

Шаг 2: Некоторые технические советы по выбору компонентов

Двигатели постоянного тока с энкодером:

Преимущество двигателя постоянного тока с энкодером перед простым двигателем постоянного тока заключается в возможности компенсации скорости, когда требуется более одного двигателя, и для всех них требуется одинаковая скорость. Как правило, когда у вас есть более одного двигателя с одинаковым входом (напряжение и ток), и ваша цель состоит в том, чтобы они имели одинаковую скорость, может произойти то, что некоторые двигатели могут проскальзывать, что приведет к разнице в скорости между ними, которая например в нашем случае (два двигателя в качестве движущей силы) могли вызвать отклонение в одну сторону, когда цель должна была двигаться вперед. энкодеры подсчитывают количество оборотов обоих двигателей и, в случае разницы, компенсируют их. Однако, поскольку при тестировании нашего робота не было обнаружено разницы в скорости двух двигателей, мы не использовали энкодеры.

Серводвигатели:

Для механизма водяного пистолета нам были нужны двигатели, которые могли бы обеспечить относительно точное движение в определенном диапазоне. Что касается, существует два варианта: серводвигатель ИЛИ шаговый двигатель.

Как правило, шаговый двигатель дешевле серводвигателя, однако в зависимости от области применения необходимо учитывать множество других факторов. В нашем проекте мы учли следующие факторы:

1) Соотношение мощность / масса серводвигателя выше, чем у шаговых, что означает, что при одинаковом количестве мощности шаговый двигатель будет тяжелее серводвигателя.

2) Серводвигатель потребляет меньше энергии, чем шаговый, что связано с тем, что серводвигатель потребляет энергию, когда он вращается в заданное положение, но затем серводвигатель отдыхает. Шаговые двигатели продолжают потреблять энергию, чтобы зафиксироваться и удерживать заданное положение.

3) Серводвигатели более способны разгонять нагрузки, чем шаговые.

Эти причины приведут к меньшему потреблению энергии, что было важно в нашем случае, поскольку мы использовали аккумулятор в качестве источника питания для всех двигателей

Если вам интересно узнать больше о различиях между сервоприводом и шаговым двигателем, перейдите по следующей ссылке:

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

Н-мост:

Что он делает, так это дает вам возможность управлять как направлением, так и скоростью ваших двигателей постоянного тока. В нашем случае мы просто использовали их для управления направлением вращения обоих двигателей постоянного тока (подключенных к ведущим колесам).

Кроме того, еще один h-образный мост используется в качестве простого переключателя включения / выключения для насоса. (Это также можно сделать с помощью транзистора)

Ультразвуковые датчики:

Они используются для избежания препятствий. Мы использовали 2 датчика, однако вы можете увеличить диапазон наблюдаемой области, увеличив количество датчиков. (Эффективный диапазон каждого ультразвукового датчика: 15 градусов)

Датчики пламени:

Всего используется 4 датчика пламени. 3 датчика под шасси подключены как к аналоговым, так и к цифровым выводам Arduino. Цифровые соединения используются для обнаружения возгорания для дальнейших действий, в то время как аналоговые соединения используются только для предоставления пользователю показаний расстояния до возгорания. Другой датчик наверху используется в цифровом виде, и его функция состоит в том, чтобы отправить команду для остановки транспортного средства на подходящем расстоянии от огня, поэтому в тот момент, когда датчик наверху, который имеет определенный угол, обнаружит огонь, он будет отправить команду на остановку транспортного средства и запуск насоса воды и запуск водяного пистолета для тушения пожара.

Arduino Mega:

Причина выбора Arduino Mega вместо Arduino UNO следующая:

1) Наличие модуля Wi-Fi значительно увеличивает количество строк в коде и требует более мощного процессора, чтобы избежать возможного сбоя при выполнении кода.

2) наличие большего количества выводов в случае заинтересованности в расширении дизайна и добавлении дополнительных функций.

Резиновые гусеницы:

Резиновые гусеницы используются, чтобы избежать проблем или поскользнуться в случае скользкого пола или небольших предметов на пути движения.

Шаг 3: Изготовление деталей

Далее представлены технические чертежи деталей, которые производятся на 3D-принтере или на лазерном резаке. Внешний вид вашего пожарного можно изменить в зависимости от вашего интереса, поэтому вы можете изменить форму тела и дизайн любым удобным для вас способом.

Детали корпуса, вырезанные лазером:

Шасси (оргстекло 6 мм) 1X

Часть крыши (оргстекло 6 мм) 1X

Задняя часть (МДФ 3 мм) 1X

Боковая часть (МДФ 3мм) 2X

Детали, напечатанные на 3D-принтере:

Ультразвуковой держатель 2X

Держатель датчика пламени 1X

Держатель ступичного подшипника 4X

Установка водяного пистолета 1X

Шаг 4: Лазерная резка (все размеры в см)

Шаг 5: Технические чертежи для 3D-печати: (все размеры в см)

Шаг 6: эксперименты

Это короткое видео, в котором показаны некоторые эксперименты по проверке функциональности различных компонентов.

Шаг 7: Сборка сервомоторов и водяного пистолета

Шаг 8: Окончательная сборка

Шаг 9: Подключение компонентов к Arduino

Шаг 10: Связанные контакты с Arduino

Шаг 11: блок-схема программы

Шаг 12: Программирование

V2 - это основная программа, а другие коды - это подпрограммы.