Робот для лазания по стене: 9 шагов

2024 Автор: John Day | [email protected]. Последнее изменение: 2024-01-30 11:49

Робот для лазания по стенам служит для альтернативного осмотра стен с помощью механических и электрических систем. Робот предлагает альтернативу дорогостоящим и опасным вещам, связанным с наймом людей для осмотра стен на большой высоте. Робот сможет обеспечить прямую трансляцию и хранилище для документации проверок через Bluetooth. Наряду с инспекционным аспектом робота, им можно будет управлять с помощью передатчиков и приемников. Благодаря использованию вентилятора, создающего тягу и всасывание, робот может подниматься перпендикулярно поверхности.

Запасы

Основание и крышка:

- Стекловолокно: используется для изготовления шасси.

Смола: используется со стекловолокном для изготовления шасси.

Робот:

- Комплект бака для роботов OTTFF: гусеницы баков и крепления двигателя

- Двигатель постоянного тока (2): используется для управления движением робота.

- Крыльчатка и соединители: создают воздушный поток, чтобы робот держался на стене.

- ZTW Beatles 80A ESC с SBEC 5.5V / 5A 2-6S для Rc Airplane (80A ESC с разъемами)

Электрооборудование:

- Arduino: печатная плата и программное обеспечение для кодирования вентилятора, двигателей и беспроводного сигнала.

- Джойстик: используется для управления двигателями постоянного тока для управления роботом.

- Приемник WIFI: считывает данные с трансивера и передает их через Arduino на двигатели.

- Приемопередатчик WIFI: записывает данные с джойстика и отправляет их на приемник на большие расстояния

- Гнездовые и штыревые разъемы: используются для подключения электрических компонентов

- Антенны WIFI: используются для увеличения сигнала подключения и расстояния для приемопередатчика и приемника

- HobbyStar LiPo аккумулятор: используется для питания вентилятора и других возможных электрических компонентов.

Шаг 1: понимание теории

Чтобы лучше понять выбор оборудования, лучше сначала обсудить теорию, лежащую в основе робота для лазания по стене.

Необходимо сделать несколько предположений:

• Робот работает на сухой бетонной стене.
• Вентилятор работает на полную мощность.
• Корпус робота во время работы остается полностью жестким.
• Постоянный поток воздуха через вентилятор

Механическая модель

Переменные следующие:

• Расстояние между центром масс и поверхностью, H = 3 дюйма = 0,0762 м
• Половина длины робота, R = 7 дюймов = 0,1778 м
• Масса робота, G = 14,7 Н
• Статический коэффициент трения - предполагаемый грубый пластик по бетону, μ = 0,7
• Тяга, создаваемая вентилятором, F = 16,08 Н

Используя уравнение, показанное на изображении выше, найдите силу, создаваемую разницей давления, P = 11,22 Н

Это значение представляет собой силу сцепления, которая должна создаваться вентилятором, чтобы позволить роботу оставаться на стене.

Жидкая модель

Переменные следующие:

• Изменение давления (с использованием P из механической модели и площади вакуумной камеры) Δp = 0,613 кПа
• Плотность жидкости (воздуха), ⍴ = 1000 кг / м ^ 3
• Коэффициент трения поверхности,? = 0,7
• Внутренний радиус вакуумной камеры, r_i = 3,0 дюйма = 0,0762 м
• Внешний радиус вакуумной камеры, r_o = 3,25 дюйма = 0,0826
• Клиренс, h = 5 мм

Используя приведенное выше уравнение, найдите объемный расход, Q = 42 л / мин

Это необходимая скорость потока, которую вентилятор должен производить для создания необходимого перепада давления. Выбранный вентилятор соответствует этому требованию.

Шаг 2: Создание базы

Стекловолокно быстро стало важным материалом при строительстве основания. Он недорогой, с ним довольно легко работать, а также он чрезвычайно легкий, что очень важно для приложения.

Первым шагом в создании этой базы является ее измерение. Для нашего приложения мы использовали размер 8 x 8 дюймов. Материал, показанный на рисунках выше, известен как E-стекло. Это довольно дешево и может поступать в больших количествах. При измерении важно предусмотреть дополнительные 2+ дюйма, чтобы обеспечить достаточное количество материала для нарезки нужной формы.

Во-вторых, закрепите что-нибудь, что можно использовать для образования гладкой ровной поверхности из стекловолокна; для этого команда использовала большую металлическую пластину. Перед началом процесса отверждения инструмент необходимо подготовить. Инструмент может быть любой большой плоской поверхностью.

Начните с обертывания двустороннего клея, желательно в форме квадрата, настолько большого, насколько вам нужно. Затем подготовьте нить и положите на нее сухие отрезанные кусочки стекловолокна. Перенесите все предметы на инструмент.

Примечание: вы можете сложить нарезанные кусочки стекловолокна, чтобы придать толщину конечному продукту.

Далее: вы хотите правильно смешать смолу и ее катализатор, каждая смола отличается, и для правильного смешивания порций с ее катализатором потребуется руководство пользователя. Залейте смолой стекло, пока все сухие части стекла не будут смочены смолой. Затем отрежьте лишнюю нить. После этого добавьте еще один кусок пленки, а затем стеклоткань, покрывающую все изделие. После этого добавьте дышащую ткань.

Пришло время накрыть всю операцию полиэтиленовой пленкой. Но прежде чем это может произойти, необходимо добавить устройство взлома. Это устройство будет располагаться под пластиком, чтобы можно было добавить вакуумный насос.

Снимите защитную коричневую крышку клея и нажмите на пластиковую крышку, чтобы клей образовал вакуумную герметизацию в квадрате. Затем вырежьте отверстие в центре инструмента внизу, чтобы можно было подсоединить шланг. Включите пылесос, чтобы удалить воздух, чтобы получился ровный и хорошо собранный продукт.

Шаг 3: мобильность робота

Чтобы заставить робота двигаться вверх и вниз по стене, мы решили использовать протекторы танка из относительно дешевого танкового комплекта Arduino. В этот комплект входили все инструменты и крепежные детали, необходимые для крепления гусениц и двигателей. Черное металлическое шасси было вырезано для создания монтажных кронштейнов; это было сделано, чтобы уменьшить количество дополнительных креплений, так как все необходимые были включены.

Инструкции ниже покажут, как были вырезаны кронштейны:

• С помощью линейки отметьте центральную точку шасси.
• Проведите горизонтальную и вертикальную линию через центр
• Осторожно разрежьте по этим линиям, желательно с помощью ленточной пилы или другого лезвия для резки металла.
• Используйте шлифовальный круг для скругления любых острых кромок.

Готовые скобки показаны на следующем шаге.

Шаг 4: Установите кронштейны для танковых гусениц

Начните с разметки центральных линий на стекловолоконном листе; это будет ссылка. Используя сверло 1/8 дюйма, прорежьте следующие отверстия; все кронштейны должны быть заподлицо с внешним краем робота, как показано.

Первое отверстие, которое необходимо отметить, должно находиться на расстоянии 2 дюймов от центральной линии, как показано на рисунке

Второе отверстие должно быть на расстоянии 1 дюйма от предыдущей отметки

Этот процесс следует отразить по центру

Примечание. В кронштейнах есть дополнительные отверстия; они могут быть отмечены и просверлены для дополнительной поддержки.

Шаг 5: Постройте и смонтируйте гусеницы

Начните со сборки подшипников и шестерен, используя предоставленные детали; инструкции включены в комплект. Гусеницы должны быть натянуты плотно, чтобы не соскользнуть с шестерен; слишком большое натяжение может вызвать деформацию стекловолокна.

Шаг 6: установите вентилятор на корпус

Начните с вырезания отверстия диаметром 3 дюйма в центре листа стекловолокна. Это можно сделать несколькими способами, например, кольцевой пилой или дремелем. Когда отверстие будет готово, поместите вентилятор над отверстием, как показано на рисунке, и закрепите его с помощью какой-нибудь клей или эпоксидка.

Шаг 7. Кодирование

Все микроконтроллеры, которые мы использовали, являются компонентами Arduino.

Плата Arduino Uno = 2

Перемычки между мужчинами и женщинами = 20

Перемычки между мужчинами и женщинами = 20

L2989n драйвер двигателя = 1

nrf24l01 = 2 (Наше устройство беспроводной связи)

nrf24l01 = 2 (переходник, упрощающий установку)

Схема подключения показывает правильное подключение, которое мы использовали, и соответствующий код.

Шаг 8: Схема подключения

Шаг 9: конструирование робота

После того, как основание и ступени построены, последний шаг - соединение всех частей.

Самым важным фактором является распределение веса, аккумулятор очень тяжелый, поэтому должен располагаться только с одной стороны. Остальные компоненты следует размещать целенаправленно, чтобы противостоять весу аккумулятора.

Размещение электроники в одном углу посередине двигателей важно для обеспечения соединения проводов с двигателем без использования дополнительных проводов.

Последнее подключение - аккумулятор и ЭСГ к вентилятору, этот шаг очень важен. Убедитесь, что аккумулятор и ESG правильно подключены, причем обе положительные стороны подключены друг к другу. Если они подключены неправильно, вы рискуете перегореть предохранитель и вывести из строя аккумулятор и вентилятор.

Я приклеил электронные части контроллера на панель, чтобы упорядочить их, но эта часть не является необходимостью.