Väggklättringsrobot: 9 steg

2024 Författare: John Day | [email protected]. Senast ändrad: 2024-01-30 12:39

Väggklättringsroboten tjänar till att tillhandahålla en alternativ inspektion av väggar genom användning av mekaniska och elektriska system. Roboten erbjuder ett alternativ till kostnader och faror med att anställa människor för att inspektera väggar på höga höjder. Roboten kommer att kunna tillhandahålla levande foder och lagring för dokumentation av inspektionerna via bluetooth. Tillsammans med inspektionsaspekten av roboten kommer den att kunna styras genom sändare och mottagare. Genom att använda en fläkt som producerar dragkraft och sug kan roboten klättra vinkelrätt mot en yta.

Tillbehör

Bas och lock:

- Glasfiber: Används för att göra chassit

- Harts: Används med glasfiber för att göra chassit

Robot:

- OTTFF Robot Tank Kit: Tankbanor och motorfästen

- Likströmsmotor (2): Används för att styra robotrörelser

- Pumphjul och kontakter: Producerar luftflöde för att hålla roboten på väggen

- ZTW Beatles 80A ESC med SBEC 5.5V/5A 2-6S för Rc-flygplan (80A ESC med kontakter)

Elektrisk:

- Arduino: kretskort och programvara för kodning av fläkten, motorer och trådlös signal

- Joystick: Används för att styra likströmsmotorerna för att driva roboten

- WIFI -mottagare: Läser data från transceivern och vidarebefordrar den via Arduino till motorerna

- WIFI Transceiver: Spelar in data från joysticken och skickar den till mottagaren över ett långt avstånd

- Hona- och hankontakter: Används för att leda de elektriska komponenterna

- WIFI -antenner: Används för att öka anslutningssignalen och avståndet för sändtagare och mottagare

- HobbyStar LiPo -batteri: Används för att driva fläkten och andra möjliga elektriska komponenter

Steg 1: Förstå teorin

För att bättre förstå utrustningsvalet är det bäst att först diskutera teorin bakom Wall Climbing Robot.

Det finns flera antaganden som måste göras:

• Roboten arbetar på en torr betongvägg.
• Fläkten fungerar med full effekt.
• Robotens kropp förblir helt stel under drift.
• Stadigt luftflöde genom fläkten

Mekanisk modell

Variablerna är följande:

• Avståndet mellan massans mitt och ytan, H = 3 in = 0,0762 m
• Hälften av robotens längd, R = 7 in = 0,1778 m
• Robotens vikt, G = 14,7 N
• Statisk friktionskoefficient - antagen grov plast på betong, μ = 0,7
• Kraft som genereras av fläkten, F = 16,08 N

Använd ekvationen som visas i bilden ovan för att lösa för kraften som genereras av tryckskillnaden, P = 11,22 N

Detta värde är vidhäftningskraften som måste genereras av fläkten för att låta roboten stanna kvar på väggen.

Vätskemodell

Variablerna är följande:

• Tryckförändring (med P från den mekaniska modellen och vakuumkammarens yta) Δp = 0,613 kPa
• Densitet av vätska (luft), ⍴ = 1000 kg/m^3
• Friktionskoefficient för ytan,? = 0,7
• Vakuumkammarens inre radie, r_i = 3,0 tum = 0,0762 m
• Vakuumkammarens yttre radie, r_o = 3,25 tum = 0,0826
• Frigång, h = 5 mm

Med hjälp av ekvationen som visas ovan, lösa för det volymetriska flödet, Q = 42 l/min

Detta är den flödeshastighet som fläkten måste producera för att generera den nödvändiga tryckskillnaden. Den valda fläkten uppfyller detta krav.

Steg 2: Skapa basen

Glasfiber blev snabbt ett viktigt material i konstruktionen av basen. Det är billigt och ganska lätt att arbeta med, liksom extremt lätt, vilket är mycket viktigt för applikationen.

Det första steget i att skapa denna bas är att mäta den. För vår applikation använde vi en dimension på 8 "x 8". Materialet som visas i bilderna ovan kallas E-glas. Det är ganska billigt och kan komma i stora mängder. Vid mätning är det viktigt att tillhandahålla ytterligare 2+ tum för att säkerställa att det finns gott om material att skära till önskad form.

För det andra, säkra något som kan användas för att forma glasfiber till en slät, jämn yta; för detta använde laget en stor metallplatta. Innan härdningsprocessen påbörjas måste verktyget förberedas. Ett verktyg kan vara vilken stor plan yta som helst.

Börja med att slå in ett dubbelsidigt lim, helst i form av en kvadrat, så stort du behöver. Förbered sedan en glödtråd och lägg de torrskurna bitarna av glasfiber ovanpå den. Överför alla objekt till verktyget.

Obs! Du kan stapla de skurna glasfiberbitarna för att lägga till tjocklek på din slutprodukt.

Därefter: du vill blanda hartset och dess katalysator ordentligt, varje harts är annorlunda och kommer att kräva att användarhandboken blandar portioner korrekt med dess katalysator. Häll hartset över glaset tills alla torra delar av glaset är våta med harts. Skär sedan av eventuellt överflödigt glödtråd. När det är klart, lägg till en annan bit film och sedan en glasfiberduk som täcker hela produkten. Lägg sedan till en andningsduk.

Nu är det dags att täcka hela operationen med en plastfolie. Men innan detta kan inträffa måste en kränkningsanordning läggas till. Denna enhet kommer att sitta under plasten så att en vakuumpump kan tillsättas.

Ta bort limens skyddande bruna kåpa och tryck ned plastkåpan så att det är limmet som gör en vakuumtät tätning på torget. Skär sedan ett hål i mitten av verktyget under så att en slang kan anslutas. Slå på vakuumet för att avlägsna luft, vilket gör en plan yta och en väl sammansatt produkt.

Steg 3: Robotmobilitet

För att få roboten att röra sig upp och ner på väggen bestämde vi oss för att använda tankbanor från ett relativt billigt Arduino -tankpaket. Detta kit innehåller alla verktyg och fästelement som behövs för att säkra spåren och motorerna. Det svarta metallchassit skärs för att skapa monteringsfästen; detta gjordes för att minska mängden ytterligare fästelement, eftersom alla de som behövdes inkluderades.

Instruktionerna nedan visar hur fästena klipptes:

• Använd en linjal för att markera mittpunkten på chassit
• Rita en horisontell och vertikal linje genom mitten
• Skär försiktigt längs dessa linjer, helst med en bandsåg eller ett annat metallskärblad
• Avrunda alla vassa kanter med ett sliphjul

De färdiga parenteserna visas i följande steg.

Steg 4: Montera fästen för tankleder

Börja med att markera mittlinjerna på glasfiberarket; dessa kommer att vara referensen. Skär följande hål med en 1/8 borrkrona; alla fästen måste vara i linje med robotens ytterkant som visas.

Det första hålet som måste markeras bör vara 2 "från mittlinjen enligt bilden

Det andra hålet ska vara 1 "från föregående märke

Denna process bör speglas över mitten

Obs: Fästena innehåller ytterligare hål; dessa kan markeras och borras ut för ytterligare stöd.

Steg 5: Konstruera och montera spår

Börja med att montera lager och kugghjul med hjälp av de medföljande delarna; instruktioner ingår i satsen. Spåren ska dras åt för att undvika att glida från växlarna; för mycket spänning kan leda till att glasfiberet vrider sig.

Steg 6: Installera fläkten i chassit

Börja med att skära ett 3 diameter hål i mitten av glasfiberarket. Detta kan åstadkommas på flera olika sätt, till exempel en hålsåg eller dremel. När hålet är klart placerar du fläkten över hålet enligt bilden och säkrar med någon typ av lim eller epoxi.

Steg 7: Kodning

Mikrokontrollerna som vi använde är alla Arduino -komponenter.

Arduino Uno board = 2

Manliga till kvinnliga bygeltrådar = 20

Manliga till manliga bygeltrådar = 20

L2989n motorförare = 1

nrf24l01 = 2 (vår trådlösa kommunikationsenhet)

nrf24l01 = 2 (En adapter som gör installationen enklare)

Kopplingsschemat visar rätt anslutning vi använde och koden som följer med den.

Steg 8: Wire Diagram

Steg 9: Konstruera roboten

När basen och slitbanorna har byggts är det sista steget att sätta ihop alla delar.

Den viktigaste faktorn är viktfördelning, batteriet är mycket tungt så det borde vara på ena sidan ensam. De andra komponenterna ska placeras målmedvetet för att motverka batteriets vikt.

Att sätta elektroniken på ett hörn i mitten av motorerna är viktigt för att säkerställa att trådarna möter motorn utan att använda ytterligare ledningar.

Den sista anslutningen är batteriet och ESG till fläkten, detta steg är mycket viktigt. Se till att batteriet och ESG är korrekt anslutna med båda positiva sidorna anslutna till varandra. Om de inte är korrekt anslutna riskerar du att blåsa en säkring och förstöra batteriet och fläkten.

Jag tejpade regulatorns elektroniska delar på en panel för att hålla ordning, men den delen är inte en nödvändighet.