Robot pro lezení na zeď: 9 kroků

2025 Autor: John Day | [email protected]. Naposledy změněno: 2025-01-23 14:38

Stěnový lezecký robot slouží k zajištění alternativní kontroly stěn pomocí mechanických a elektrických systémů. Robot nabízí alternativu k nákladům a nebezpečím najímání lidí na kontrolu zdí ve vysokých výškách. Robot bude schopen poskytovat živý přenos a úložiště pro dokumentaci inspekcí prostřednictvím bluetooth. Spolu s inspekčním aspektem robota bude možné jej ovládat pomocí vysílačů a přijímačů. Díky použití ventilátoru vytvářejícího tah a sání umožňuje robot stoupat kolmo na povrch.

Zásoby

Základna a kryt:

- Sklolaminát: Používá se k výrobě podvozku

- Pryskyřice: Používá se pro výrobu podvozku se skelnými vlákny

Robot:

- Sada robotické nádrže OTTFF: Běhoun nádrže a držáky motoru

- DC motor (2): Slouží k ovládání pohybu robota

- Oběžné kolo a konektory: Vytváří proudění vzduchu, aby robot zůstal na zdi

- ZTW Beatles 80A ESC s SBEC 5,5V/5A 2-6S pro RC letadlo (80A ESC s konektory)

Elektrický:

- Arduino: obvodová deska a software pro kódování ventilátoru, motorů a bezdrátového signálu

- Joystick: Používá se k ovládání stejnosměrných motorů k pohonu robota

- WIFI přijímač: Čte data z transceiveru a předává je přes Arduino do motorů

- WIFI transceiver: Zaznamenává data z joysticku a odesílá je do přijímače na velkou vzdálenost

- Zásuvky a zástrčky: Používají se k zapojení elektrických součástí

- WIFI antény: Používá se ke zvýšení signálu připojení a vzdálenosti pro transceiver a přijímač

- LiPo baterie HobbyStar: Slouží k napájení ventilátoru a dalších možných elektrických součástí

Krok 1: Pochopení teorie

Abyste lépe porozuměli výběru zařízení, je nejlepší nejprve diskutovat o teorii Wall Climbing Robot.

Je třeba učinit několik předpokladů:

• Robot pracuje na suché betonové zdi.
• Ventilátor pracuje na plný výkon.
• Tělo robota zůstává během provozu zcela tuhé.
• Stabilní proudění vzduchu ventilátorem

Mechanický model

Proměnné jsou následující:

• Vzdálenost mezi těžištěm a povrchem, H = 3 palce = 0,0762 m
• Polovina délky robota, R = 7 palců = 0,1778 m
• Hmotnost robota, G = 14,7 N.
• Statický koeficient tření - předpokládaný hrubý plast na betonu, μ = 0,7
• Tah generovaný ventilátorem, F = 16,08 N.

Pomocí rovnice zobrazené na výše uvedeném obrázku vyřešte sílu generovanou tlakovým rozdílem, P = 11,22 N.

Tato hodnota je adhezní síla, kterou musí generovat ventilátor, aby robot mohl zůstat na zdi.

Fluidní model

Proměnné jsou následující:

• Změna tlaku (pomocí P z mechanického modelu a oblasti vakuové komory) Δp = 0,613 kPa
• Hustota tekutiny (vzduchu), ⍴ = 1000 kg/m^3
• Součinitel tření povrchu,? = 0,7
• Vnitřní poloměr vakuové komory, r_i = 3,0 palce = 0,0762 m
• Vnější poloměr vakuové komory, r_o = 3,25 palce = 0,0826
• Světlá výška, v = 5 mm

Pomocí výše uvedené rovnice vyřešte objemový průtok, Q = 42 l/min

Toto je požadovaný průtok, který musí ventilátor produkovat, aby generoval potřebný tlakový rozdíl. Vybraný ventilátor tento požadavek splňuje.

Krok 2: Vytvoření základny

Sklolaminát se rychle stal základním materiálem při stavbě základny. Je to levné a práce s ním je poměrně snadná a také extrémně lehké, což je pro aplikaci velmi důležité.

Prvním krokem při vytváření této základny je změřit ji. Pro naši aplikaci jsme použili rozměr 8 "x 8". Materiál zobrazený na výše uvedených obrázcích je známý jako E-sklo. Je poměrně levný a může být dodáván ve velkém množství. Při měření je důležité poskytnout více než 2 palce, aby bylo zajištěno dostatečné množství materiálu, který lze řezat do požadovaného tvaru.

Za druhé, zajistěte něco, co lze použít k vytvoření sklolaminátu na hladký, rovný povrch; k tomu tým použil velkou kovovou desku. Před zahájením procesu vytvrzování musí být nástroj připraven. Nástrojem může být jakýkoli velký plochý povrch.

Začněte zabalením oboustranného lepidla, nejlépe ve tvaru čtverce, tak velkého, jak potřebujete. Dále připravte vlákno a na něj položte suché řezané kusy sklolaminátu. Přeneste všechny položky do nástroje.

Poznámka: nastříhané kusy sklolaminátu můžete naskládat na sebe, čímž dodáte konečnému produktu tloušťku.

Další: chcete správně promíchat pryskyřici a její katalyzátor, každá pryskyřice je jiná a bude vyžadovat uživatelskou příručku, aby se části správně promíchaly s jejím katalyzátorem. Nalijte pryskyřici přes sklo, dokud nejsou všechny suché části skla vlhké pryskyřicí. Dále odstřihněte přebytečné vlákno. Poté, co je hotovo, přidejte další kus filmu a poté tkaninu ze skleněných vláken, která pokrývá celý produkt. Poté přidejte odvzdušňovací hadřík.

Nyní je na čase celou operaci zakrýt igelitem. Ale než k tomu dojde, musí být přidáno zařízení pro narušení. Toto zařízení bude umístěno pod plastem, aby bylo možné přidat vakuovou pumpu.

Odstraňte ochranný hnědý kryt lepidla a zatlačte plastový kryt dolů, aby lepidlo vytvořilo ve čtverci vakuově těsné těsnění. Dále vyřízněte otvor uprostřed nástroje pod ním, aby bylo možné připojit hadici. Zapněte vakuum, abyste odstranili vzduch, čímž vytvoříte plochý povrch a dobře sestavený produkt.

Krok 3: Mobilita robota

Aby se robot pohyboval po zdi nahoru a dolů, rozhodli jsme se použít nášlapné nášlapy z relativně levné soupravy tanků Arduino. Tato sada obsahovala veškeré nářadí a spojovací prvky potřebné k zajištění kolejí a motorů. Černý kovový podvozek byl vyříznut, aby se vytvořily montážní držáky; toto bylo provedeno za účelem snížení množství dalších spojovacích prvků, protože byly zahrnuty všechny potřebné.

Níže uvedené pokyny ukazují, jak byly závorky vyříznuty:

• Pomocí pravítka označte středový bod podvozku
• Středem nakreslete vodorovnou a svislou čáru
• Řezejte opatrně podél těchto čar, nejlépe pásovou pilou nebo jiným řezacím kotoučem na kov
• Pomocí ostrých hran zaoblete brusný kotouč

Hotové závorky jsou zobrazeny v následujícím kroku.

Krok 4: Namontujte konzoly pro nádrže

Začněte označením středových čar na sklovláknité desce; to bude reference. Pomocí vrtáku 1/8 vyřízněte následující otvory; všechny držáky musí lícovat s vnějším okrajem robota, jak je znázorněno na obrázku.

První otvor, který je třeba označit, by měl být 2 “od středové čáry, jak je znázorněno na obrázku

Druhá díra by měla být 1 "od předchozí značky

Tento proces by měl být zrcadlen nad středem

Poznámka: Konzoly obsahují další otvory; ty mohou být označeny a vyvrtány pro další podporu.

Krok 5: Konstrukce a montáž tratí

Začněte sestavením ložisek a ozubených kol pomocí dodaných dílů; pokyny jsou součástí sady. Pásy by měly být pevně zataženy, aby se zabránilo sklouznutí z převodů; příliš velké napětí může způsobit pokřivení sklolaminátu.

Krok 6: Nainstalujte ventilátor do šasi

Začněte vyříznutím otvoru o průměru 3 ve středu listu ze skleněných vláken. Toho lze dosáhnout několika různými způsoby, jako je například děrovka nebo dremel. Jakmile je otvor hotový, umístěte ventilátor na otvor podle obrázku a zajistěte jej nějaký typ lepidla nebo epoxidu.

Krok 7: Kódování

Mikrokontroléry, které jsme použili, jsou všechny komponenty Arduino.

Deska Arduino Uno = 2

Propojovací vodiče mezi muži a ženami = 20

Propojovací vodiče mezi muži a muži = 20

Ovladač motoru L2989n = 1

nrf24l01 = 2 (naše bezdrátové komunikační zařízení)

nrf24l01 = 2 (Adaptér, který usnadňuje instalaci)

Schéma zapojení ukazuje správné připojení, které jsme použili, a kód, který s ním souvisí.

Krok 8: Drátové schéma

Krok 9: Sestavení robota

Poté, co jsou základna a nášlapy postaveny, je posledním krokem sestavení všech částí dohromady.

Nejdůležitějším faktorem je rozložení hmotnosti, baterie je velmi těžká, takže by měla být pouze na jedné straně. Ostatní součásti by měly být umístěny účelně, aby odolaly hmotnosti baterie.

Umístění elektroniky do jednoho rohu uprostřed motorů je důležité, aby se zajistilo, že se vodiče setkají s motorem bez použití dalších vodičů.

Konečné připojení je baterie a ESG k ventilátoru, tento krok je velmi důležitý. Ujistěte se, že baterie a ESG jsou správně spojeny s oběma kladnými stranami navzájem propojenými. Pokud nejsou správně připojeny, riskujete spálení pojistky a zničení baterie a ventilátoru.

Nalepil jsem elektronické části ovladače na panel, abych měl pořádek, ale ta část není nutnost.