Робот за катерене по стена: 9 стъпки

2024 Автор: John Day | [email protected]. Последно модифициран: 2024-01-30 07:50

Роботът за катерене по стени служи за осигуряване на алтернативна проверка на стени чрез използване на механични и електрически системи. Роботът предлага алтернатива на разходите и опасностите от наемането на хора за оглед на стени на високи височини. Роботът ще може да осигури емисия на живо и съхранение за документиране на инспекциите чрез bluetooth. Заедно с инспекционния аспект на робота, той ще може да се управлява чрез предаватели и приемници. Чрез използването на вентилатор, създаващ тяга и засмукване, позволява на робота да се изкачва перпендикулярно на повърхността.

Консумативи

Основа и капак:

- Фибростъкло: Използва се за направата на шасито

- Смола: Използва се с фибростъкло за направата на шасито

Робот:

- Комплект робот -резервоар OTTFF: Протектори на резервоара и стойки за мотори

- DC двигател (2): Използва се за управление на движението на робота

- Работно колело и съединители: Произвежда въздушен поток, за да задържи робота на стената

- ZTW Beatles 80A ESC с SBEC 5.5V/5A 2-6S за Rc самолет (80A ESC с конектори)

Електрически:

- Arduino: Платка и софтуер за кодиране на вентилатора, двигателите и безжичния сигнал

- Джойстик: Използва се за управление на DC двигателите за задвижване на робота

- WIFI приемник: Чете данни от трансивъра и ги предава през Arduino към двигателите

- WIFI Transceiver: Записва данни от джойстика и ги изпраща до приемника на дълги разстояния

- Женски и мъжки конектори: Използва се за свързване на електрическите компоненти

- WIFI антени: Използва се за увеличаване на сигнала за връзка и разстоянието за трансивера и приемника

- HobbyStar LiPo батерия: Използва се за захранване на вентилатора и други възможни електрически компоненти

Стъпка 1: Разбиране на теорията

За да разберете по -добре избора на оборудване, най -добре е първо да обсъдите теорията зад робота за катерене по стени.

Трябва да се направят няколко предположения:

• Роботът работи върху суха бетонна стена.
• Вентилаторът работи с пълна мощност.
• Тялото на робота остава напълно твърдо по време на работа.
• Стабилен въздушен поток през вентилатора

Механичен модел

Променливите са както следва:

• Разстояние между центъра на масата и повърхността, H = 3 in = 0.0762 m
• Половината от дължината на робота, R = 7 инча = 0,1778 м
• Тегло на робота, G = 14,7 N
• Статичен коефициент на триене - предполага се груба пластмаса върху бетон, μ = 0,7
• Тяга, генерирана от вентилатора, F = 16,08 N

Използвайки уравнението, показано на горното изображение, решете силата, генерирана от разликата в налягането, P = 11,22 N

Тази стойност е силата на сцепление, която трябва да се генерира от вентилатора, за да позволи на робота да остане на стената.

Модел на течности

Променливите са както следва:

• Промяна в налягането (използвайки P от механичния модел и площта на вакуумната камера) Δp = 0,613 kPa
• Плътност на течността (въздух), ⍴ = 1000 kg/m^3
• Коефициент на триене на повърхността,? = 0,7
• Вътрешен радиус на вакуумната камера, r_i = 3.0 инча = 0.0762 m
• Външен радиус на вакуумната камера, r_o = 3.25 in = 0.0826
• Просвет, h = 5 mm

Използвайки уравнението, показано по -горе, решете за обемния дебит, Q = 42 L/мин

Това е необходимия дебит, който вентилаторът трябва да генерира, за да генерира необходимата разлика в налягането. Избраният вентилатор отговаря на това изискване.

Стъпка 2: Създаване на базата

Фибростъкло бързо се превърна в основен материал при изграждането на основата. Той е евтин и сравнително лесен за работа, както и изключително лек, което е много важно за приложението.

Първата стъпка в създаването на тази база е нейното измерване. За нашето приложение използвахме размер 8 "x 8". Материалът, показан на горните снимки, е известен като E-стъкло. Той е сравнително евтин и може да се предлага в големи количества. При измерването е важно да се осигурят допълнителни 2+ инча, за да се гарантира, че има достатъчно количество материал, който да се изреже в желаната форма.

Второ, осигурете нещо, което може да се използва за оформяне на фибростъкло в гладка, равна повърхност; за това екипът използва голяма метална плоча. Преди започване на процеса на втвърдяване инструментът трябва да бъде подготвен. Инструмент може да бъде всяка голяма плоска повърхност.

Започнете с опаковане на двустранно лепило, за предпочитане във формата на квадрат, колкото е необходимо. След това подгответе нишка и поставете сухите парчета фибростъкло върху нея. Прехвърлете всички елементи в инструмента.

Забележка: можете да подреждате нарязаните парчета фибростъкло, за да добавите дебелина към крайния продукт.

Следващо: искате да смесите правилно смолата и нейния катализатор, всяка смола е различна и ще изисква ръководството за потребителя да смесва правилно частите с нейния катализатор. Изсипете смолата върху стъклото, докато всички сухи части на стъклото се намокрят със смола. След това отрежете излишната нишка. След като това стане, добавете още едно парче филм и след това кърпа от фибростъкло, която покрива целия продукт. След това добавете кърпа за обезвъздушаване.

Сега е време да покриете цялата операция с пластмасова обвивка. Но преди това да се случи, трябва да се добави устройство за пробив. Това устройство ще седи под пластмасата, за да може да се добави вакуумна помпа.

Отстранете защитния кафяв капак на лепилата и натиснете пластмасовия капак надолу, така че лепилото да създава вакуумно-уплътняващо уплътнение в квадратчето. След това изрежете отвор в центъра на инструмента отдолу, така че да може да се свърже маркуч. Включете вакуума, за да отстраните въздуха, като направите равна повърхност и добре сглобен продукт.

Стъпка 3: Мобилност на робота

За да накараме робота да се движи нагоре и надолу по стената, решихме да използваме протектори за резервоари от сравнително евтин комплект резервоари Arduino. Този комплект включва всички инструменти и крепежни елементи, необходими за закрепване на релсите и двигателите. Черното метално шаси е изрязано за създаване на монтажни скоби; това беше направено, за да се намали количеството допълнителни крепежни елементи, тъй като всички необходими бяха включени.

Инструкциите по -долу ще покажат как са отрязани скобите:

• Използвайте линийка, за да маркирате централната точка на шасито
• Начертайте хоризонтална и вертикална линия през центъра
• Внимателно изрежете по тези линии, за предпочитане с лентов трион или друго метално острие
• Използвайте шлифовъчен диск, заоблете всички остри ръбове

Готовите скоби са показани в следващата стъпка.

Стъпка 4: Монтирайте скоби за коловози за резервоари

Започнете, като маркирате централните линии върху листа от фибростъкло; това ще бъде препратката. С помощта на свредло 1/8 , изрежете следните отвори; всички скоби трябва да са на едно ниво с външния ръб на робота, както е показано.

Първият отвор, който трябва да бъде маркиран, трябва да бъде на 2 инча от централната линия, както е показано

Втората дупка трябва да бъде на 1 инч от предишната маркировка

Този процес трябва да се отразява в центъра

Забележка: Скобите включват допълнителни дупки; те могат да бъдат маркирани и пробити за допълнителна поддръжка.

Стъпка 5: Конструирайте и монтирайте коловози

Започнете с сглобяването на лагерите и зъбните колела, като използвате предоставените части; инструкциите са включени в комплекта. Следите трябва да се дърпат здраво, за да се избегне изплъзване от предавките; твърде голямото напрежение може да доведе до изкривяване на фибростъкло.

Стъпка 6: Инсталирайте вентилатора към шасито

Започнете, като изрежете отвор с диаметър 3 в центъра на листа от фибростъкло. Това може да се постигне по няколко различни начина, като например трион за отвори или дремел. След като отворът е завършен, поставете вентилатора над отвора, както е показано и закрепете с някакъв вид лепило или епоксидна смола.

Стъпка 7: Кодиране

Микроконтролерите, които използвахме, са всички компоненти на Arduino.

Arduino Uno платка = 2

Джъмперни проводници от мъжки към женски = 20

Джъмперни проводници от мъжки към мъжки = 20

L2989n драйвер на двигателя = 1

nrf24l01 = 2 (Нашето устройство за безжична комуникация)

nrf24l01 = 2 (Адаптер, който улеснява инсталирането)

Схемата за свързване показва правилната връзка, която използвахме, и кода, който върви заедно с нея.

Стъпка 8: Диаграма на проводника

Стъпка 9: Конструиране на робота

След като основата и протекторите са изградени, последната стъпка е сглобяването на всички части.

Най -важният фактор е разпределението на теглото, батерията е много тежка, така че трябва да бъде само от едната страна. Другите компоненти трябва да бъдат поставени целенасочено, за да се противодейства на теглото на батерията.

Поставянето на електрониката на единия ъгъл в средата на двигателите е важно, за да се гарантира, че проводниците отговарят на двигателя без използването на допълнителни проводници.

Крайната връзка е батерията и ESG към вентилатора, тази стъпка е много важна. Уверете се, че батерията и ESG са свързани правилно, като двете положителни страни са свързани помежду си. Ако не са свързани правилно, рискувате да изгорите предпазител и да унищожите батерията и вентилатора.

Залепих електронните части на контролера на панел, за да се поддържа организиран, но тази част не е необходимост.