Ρομπότ αναρρίχησης τοίχου: 9 βήματα

2024 Συγγραφέας: John Day | [email protected]. Τελευταία τροποποίηση: 2024-01-30 08:32

Το ρομπότ αναρρίχησης τοίχου χρησιμεύει για την παροχή εναλλακτικής επιθεώρησης τοίχων με τη χρήση μηχανικών και ηλεκτρικών συστημάτων. Το ρομπότ προσφέρει μια εναλλακτική λύση σε σχέση με τα έξοδα και τους κινδύνους της πρόσληψης ανθρώπων για επιθεώρηση τοίχων σε μεγάλα ύψη. Το ρομπότ θα μπορεί να παρέχει ζωντανή ροή και αποθήκευση για την τεκμηρίωση των επιθεωρήσεων μέσω bluetooth. Μαζί με την πτυχή επιθεώρησης του ρομπότ, θα μπορεί να ελεγχθεί μέσω πομπών και δεκτών. Με τη χρήση ανεμιστήρα που παράγει ώθηση και αναρρόφηση επιτρέπει στο ρομπότ να ανεβαίνει κάθετα σε μια επιφάνεια.

Προμήθειες

Βάση & εξώφυλλο:

- Fiberglass: Χρησιμοποιείται για την κατασκευή του πλαισίου

- Ρητίνη: Χρησιμοποιείται με υαλοβάμβακα για την κατασκευή του σασί

Ρομπότ:

- Σετ δεξαμενής ρομπότ OTTFF: Πατήματα πέλματος και βάσεις κινητήρα

- DC Motor (2): Χρησιμοποιείται για τον έλεγχο της κίνησης του ρομπότ

- Πτερωτή και συνδετήρες: Παράγει ροή αέρα για να κρατήσει το ρομπότ στον τοίχο

- ZTW Beatles 80A ESC με SBEC 5.5V/5A 2-6S για Rc Airplane (80A ESC με συνδετήρες)

Ηλεκτρικός:

- Arduino: Πλακέτα κυκλώματος και λογισμικό για κωδικοποίηση ανεμιστήρα, κινητήρων και ασύρματου σήματος

- Joystick: Χρησιμοποιείται για τον έλεγχο των κινητήρων DC για την οδήγηση του ρομπότ

- Δέκτης WIFI: Διαβάζει δεδομένα από τον πομποδέκτη και τα μεταδίδει μέσω του Arduino στους κινητήρες

- WIFI πομποδέκτης: Καταγράφει δεδομένα από το joystick και τα στέλνει στον δέκτη σε μεγάλη απόσταση

- Γυναικείες και αρσενικές συνδέσεις: Χρησιμοποιούνται για την καλωδίωση των ηλεκτρικών εξαρτημάτων

- Κεραίες WIFI: Χρησιμοποιείται για την αύξηση του σήματος σύνδεσης και της απόστασης για πομποδέκτη και δέκτη

- Μπαταρία HobbyStar LiPo: Χρησιμοποιείται για την τροφοδοσία του ανεμιστήρα και άλλων πιθανών ηλεκτρικών εξαρτημάτων

Βήμα 1: Κατανόηση της θεωρίας

Για να κατανοήσετε καλύτερα την επιλογή εξοπλισμού, είναι καλύτερο να συζητήσετε πρώτα τη θεωρία πίσω από το ρομπότ αναρρίχησης τοίχου.

Υπάρχουν πολλές υποθέσεις που πρέπει να γίνουν:

• Το ρομπότ λειτουργεί σε ξηρό τοίχο από σκυρόδεμα.
• Ο ανεμιστήρας λειτουργεί σε πλήρη ισχύ.
• Το σώμα του ρομπότ παραμένει εντελώς άκαμπτο κατά τη λειτουργία.
• Σταθερή ροή αέρα μέσω του ανεμιστήρα

Μηχανικό μοντέλο

Οι μεταβλητές έχουν ως εξής:

• Απόσταση μεταξύ του κέντρου μάζας και της επιφάνειας, H = 3 in = 0.0762 m
• Το μισό μήκος του ρομπότ, R = 7 in = 0,1778 m
• Βάρος ρομπότ, G = 14,7 Ν
• Στατικός συντελεστής τριβής - υποθετικό τραχύ πλαστικό σε σκυρόδεμα, μ = 0,7
• Πίεση που δημιουργείται από τον ανεμιστήρα, F = 16,08 N

Χρησιμοποιώντας την εξίσωση που φαίνεται στην παραπάνω εικόνα, λύστε τη δύναμη που δημιουργείται από τη διαφορά πίεσης, Ρ = 11,22 Ν

Αυτή η τιμή είναι η δύναμη πρόσφυσης που πρέπει να δημιουργηθεί από τον ανεμιστήρα για να επιτρέψει στο ρομπότ να παραμείνει στον τοίχο.

Μοντέλο ρευστού

Οι μεταβλητές έχουν ως εξής:

• Μεταβολή πίεσης (χρησιμοποιώντας Ρ από το μηχανικό μοντέλο και την περιοχή του θαλάμου κενού) Δp = 0,613 kPa
• Πυκνότητα ρευστού (αέρα), ⍴ = 1000 kg/m^3
• Συντελεστής τριβής επιφάνειας,? = 0,7
• Εσωτερική ακτίνα θαλάμου κενού, r_i = 3,0 in = 0,0762 m
• Εξωτερική ακτίνα θαλάμου κενού, r_o = 3,25 in = 0,0826
• Απόσταση, h = 5 mm

Χρησιμοποιώντας την εξίσωση που φαίνεται παραπάνω, λύστε τον ογκομετρικό ρυθμό ροής, Q = 42 L/min

Αυτή είναι η απαιτούμενη παροχή που πρέπει να παράγει ο ανεμιστήρας για να δημιουργήσει την απαραίτητη διαφορά πίεσης. Ο επιλεγμένος ανεμιστήρας πληροί αυτήν την απαίτηση.

Βήμα 2: Δημιουργία της βάσης

Το υαλοβάμβακα έγινε γρήγορα απαραίτητο υλικό στην κατασκευή της βάσης. Είναι φθηνό και αρκετά εύκολο να το δουλέψετε, καθώς και εξαιρετικά ελαφρύ, κάτι που είναι πολύ σημαντικό για την εφαρμογή.

Το πρώτο βήμα για τη δημιουργία αυτής της βάσης είναι η μέτρησή της. Για την εφαρμογή μας, χρησιμοποιήσαμε μια διάσταση 8 "x 8". Το υλικό που εμφανίζεται στις παραπάνω εικόνες είναι γνωστό ως E-glass. Είναι αρκετά φθηνό και μπορεί να έρθει σε μεγάλες ποσότητες. Κατά τη μέτρηση, είναι σημαντικό να παρέχετε επιπλέον 2 ίντσες επιπλέον για να διασφαλίσετε ότι υπάρχει άφθονη ποσότητα υλικού για να κόψετε στο επιθυμητό σχήμα.

Δεύτερον, ασφαλίστε κάτι που μπορεί να χρησιμοποιηθεί για να σχηματίσει το υαλοβάμβακα σε λεία, ομοιόμορφη επιφάνεια. για αυτό η ομάδα χρησιμοποίησε μια μεγάλη μεταλλική πλάκα. Πριν ξεκινήσετε τη διαδικασία σκλήρυνσης, το εργαλείο πρέπει να προετοιμαστεί. Ένα εργαλείο μπορεί να είναι οποιαδήποτε μεγάλη επίπεδη επιφάνεια.

Ξεκινήστε τυλίγοντας μια κόλλα διπλής όψης, κατά προτίμηση σε σχήμα τετραγώνου, τόσο μεγάλη όσο χρειάζεστε. Στη συνέχεια, ετοιμάστε ένα νήμα και τοποθετήστε τα στεγνά κομμάτια υαλοβάμβακα πάνω του. Μεταφέρετε όλα τα στοιχεία στο εργαλείο.

Σημείωση: μπορείτε να στοιβάζετε τα κομμένα κομμάτια υαλοβάμβακα για να προσθέσετε πάχος στο τελικό σας προϊόν.

Επόμενο: θέλετε να αναμίξετε σωστά τη ρητίνη και τον καταλύτη της, κάθε ρητίνη είναι διαφορετική και θα απαιτήσει από το εγχειρίδιο χρήσης να αναμειγνύει σωστά τις μερίδες με τον καταλύτη της. Ρίξτε τη ρητίνη στο γυαλί μέχρι να βραχούν όλα τα στεγνά μέρη του γυαλιού με ρητίνη. Στη συνέχεια κόψτε τυχόν περίσσεια νήματος. Αφού γίνει αυτό, προσθέστε ένα άλλο κομμάτι μεμβράνης και στη συνέχεια ένα ύφασμα από υαλοβάμβακα που καλύπτει ολόκληρο το προϊόν. Στη συνέχεια, προσθέστε ένα πανί αναπνοής.

Τώρα ήρθε η ώρα να καλύψετε ολόκληρη τη λειτουργία με ένα πλαστικό περιτύλιγμα. Αλλά πριν συμβεί αυτό, πρέπει να προστεθεί μια συσκευή παραβίασης. Αυτή η συσκευή θα καθίσει κάτω από το πλαστικό για να επιτρέψει την προσθήκη αντλίας κενού.

Αφαιρέστε το προστατευτικό καφέ κάλυμμα των κόλλων και πιέστε το πλαστικό κάλυμμα προς τα κάτω, έτσι ώστε η κόλλα να κάνει μια στεγανή σκούπα υπό κενό στο τετράγωνο. Στη συνέχεια κόψτε μια τρύπα στο κέντρο του εργαλείου από κάτω, έτσι ώστε να μπορεί να συνδεθεί ένας εύκαμπτος σωλήνας. Ενεργοποιήστε την ηλεκτρική σκούπα για να αφαιρέσετε τον αέρα δημιουργώντας μια επίπεδη επιφάνεια και ένα καλά συνδυασμένο προϊόν.

Βήμα 3: Κινητικότητα ρομπότ

Για να μετακινήσουμε το ρομπότ πάνω και κάτω στον τοίχο, αποφασίσαμε να χρησιμοποιήσουμε πέλματα δεξαμενής από ένα σχετικά φθηνό κιτ δεξαμενών Arduino. Αυτό το κιτ περιελάμβανε όλα τα εργαλεία και τους συνδετήρες που απαιτούνται για τη στερέωση των τροχιών και των κινητήρων. Το μαύρο μεταλλικό σασί κόπηκε για να δημιουργήσει στηρίγματα στήριξης. Αυτό έγινε για να μειωθεί η ποσότητα των πρόσθετων συνδετήρων, καθώς συμπεριλήφθηκαν όλα τα απαραίτητα.

Οι παρακάτω οδηγίες θα δείξουν πώς κόπηκαν οι αγκύλες:

• Χρησιμοποιήστε έναν χάρακα για να επισημάνετε το κεντρικό σημείο του πλαισίου
• Σχεδιάστε μια οριζόντια και κάθετη γραμμή στο κέντρο
• Κόψτε προσεκτικά κατά μήκος αυτών των γραμμών, κατά προτίμηση με πριόνι ή άλλη λεπίδα κοπής μετάλλου
• Χρησιμοποιήστε έναν τροχό λείανσης για να στρογγυλοποιήσετε τυχόν αιχμηρές άκρες

Οι τελικές αγκύλες εμφανίζονται στο επόμενο βήμα.

Βήμα 4: Τοποθετήστε αγκύλες για διαδρομές δεξαμενής

Ξεκινήστε σημειώνοντας τις κεντρικές γραμμές στο φύλλο υαλοβάμβακα. αυτά θα είναι η αναφορά. Χρησιμοποιώντας ένα τρυπάνι 1/8 , κόψτε τις ακόλουθες τρύπες: όλα τα στηρίγματα πρέπει να είναι στο ίδιο επίπεδο με το εξωτερικό άκρο του ρομπότ όπως φαίνεται.

Η πρώτη τρύπα που πρέπει να επισημανθεί πρέπει να είναι 2 "από την κεντρική γραμμή όπως φαίνεται

Η δεύτερη τρύπα πρέπει να απέχει 1 "από το προηγούμενο σημάδι

Αυτή η διαδικασία πρέπει να αντικατοπτρίζεται πάνω από το κέντρο

Σημείωση: Οι αγκύλες περιλαμβάνουν πρόσθετες οπές. Αυτά μπορούν να επισημανθούν και να τρυπηθούν για πρόσθετη υποστήριξη.

Βήμα 5: Κατασκευή και τοποθέτηση κομματιών

Ξεκινήστε με τη συναρμολόγηση των ρουλεμάν και των γραναζιών χρησιμοποιώντας τα παρεχόμενα μέρη. οι οδηγίες περιλαμβάνονται στο κιτ. Οι τροχιές πρέπει να τραβηχτούν σφιχτά για να αποφευχθεί η ολίσθηση από τα γρανάζια. η υπερβολική ένταση μπορεί να προκαλέσει τη στρέβλωση του υαλοβάμβακα.

Βήμα 6: Εγκαταστήστε το Fan to Chassis

Ξεκινήστε κόβοντας μια τρύπα διαμέτρου 3 στο κέντρο του φύλλου από υαλοβάμβακα. Αυτό μπορεί να επιτευχθεί με διάφορους διαφορετικούς τρόπους, όπως πριόνι οπής ή μαντέλι. Μόλις ολοκληρωθεί η τρύπα, τοποθετήστε τον ανεμιστήρα πάνω από την τρύπα όπως φαίνεται και ασφαλίστε κάποιο είδος κόλλας ή εποξικής.

Βήμα 7: Κωδικοποίηση

Οι μικροελεγκτές που χρησιμοποιήσαμε είναι όλα τα στοιχεία του Arduino.

Arduino Uno σανίδα = 2

Σύρματα αρσενικών έως θηλυκών βραχυκυκλωτήρων = 20

Καλώδια από άνδρες σε άνδρες με άλτη = 20

L2989n οδηγός κινητήρα = 1

nrf24l01 = 2 (Η ασύρματη συσκευή επικοινωνίας μας)

nrf24l01 = 2 (Προσαρμογέας που διευκολύνει την εγκατάσταση)

Το διάγραμμα καλωδίωσης δείχνει τη σωστή σύνδεση που χρησιμοποιήσαμε και τον κωδικό που συνοδεύει.

Βήμα 8: Διάγραμμα σύρματος

Βήμα 9: Κατασκευή του ρομπότ

Αφού κατασκευαστεί η βάση και τα πέλματα, το τελευταίο βήμα είναι να ενώσετε όλα τα μέρη μαζί.

Ο πιο σημαντικός παράγοντας είναι η κατανομή του βάρους, η μπαταρία είναι πολύ βαριά, οπότε θα πρέπει να είναι μόνο από τη μία πλευρά. Τα άλλα εξαρτήματα πρέπει να τοποθετούνται σκόπιμα για να αντισταθμίσουν το βάρος της μπαταρίας.

Η τοποθέτηση των ηλεκτρονικών σε μια γωνία στη μέση των κινητήρων είναι σημαντική για να διασφαλιστεί ότι τα καλώδια συναντούν τον κινητήρα χωρίς τη χρήση πρόσθετων καλωδίων.

Η τελική σύνδεση είναι η μπαταρία και το ESG στον ανεμιστήρα, αυτό το βήμα είναι πολύ σημαντικό. Βεβαιωθείτε ότι η μπαταρία και το ESG είναι σωστά συνδεδεμένα και οι δύο θετικές πλευρές συνδέονται μεταξύ τους. Εάν δεν είναι σωστά συνδεδεμένοι, κινδυνεύετε να φυσήξετε μια ασφάλεια και να καταστρέψετε την μπαταρία και τον ανεμιστήρα.

Κολλήσα τα ηλεκτρονικά μέρη του ελεγκτή σε έναν πίνακα για να παραμείνω οργανωμένος, αλλά αυτό το μέρος δεν είναι απαραίτητο.