Seinäkiipeilyrobotti: 9 vaihetta

2024 Kirjoittaja: John Day | [email protected]. Viimeksi muokattu: 2024-01-30 09:00

Seinäkiipeilyrobotti tarjoaa vaihtoehtoisen tarkastuksen seinille käyttämällä mekaanisia ja sähköisiä järjestelmiä. Robotti tarjoaa vaihtoehdon kustannuksille ja vaaroille, jotka aiheutuvat ihmisten palkkaamisesta seinien tarkastamiseen korkealla. Robotti pystyy tarjoamaan live -syötteen ja tallennuksen tarkastusten dokumentointiin Bluetoothin kautta. Robotin tarkastusominaisuuden ohella sitä voidaan ohjata lähettimien ja vastaanottimien kautta. Käyttämällä tuuletinta, joka tuottaa työntövoimaa ja imua, robotti voi kiivetä kohtisuoraan pintaan nähden.

Tarvikkeet

Pohja ja kansi:

- Lasikuitu: Käytetään alustan valmistukseen

- Hartsi: Käytetään lasikuidun kanssa alustan valmistukseen

Robotti:

- OTTFF -robottisäiliösarja: säiliön kulutuspinnat ja moottorin kiinnikkeet

- DC -moottori (2): Käytetään robotin liikkeen ohjaamiseen

- Siipipyörä ja liittimet: Tuottaa ilmavirran, joka pitää robotin seinällä

- ZTW Beatles 80A ESC ja SBEC 5.5V/5A 2-6S Rc-lentokoneelle (80A ESC liittimillä)

Sähkö:

- Arduino: Piirilevy ja ohjelmisto tuulettimen, moottoreiden ja langattoman signaalin koodaamiseen

- Joystick: Käytetään ohjaamaan tasavirtamoottoreita robotin ohjaamiseen

- WIFI -vastaanotin: lukee tiedot lähetinvastaanottimesta ja välittää sen Arduinon kautta moottoreille

- WIFI-lähetinvastaanotin: Tallentaa tiedot ohjaussauvasta ja lähettää sen vastaanottimelle pitkän kantaman

- Naaras- ja urosliittimet: Käytetään sähkökomponenttien johtamiseen

- WIFI -antennit: Käytetään lähetysvastaanottimen ja vastaanottimen yhteydensignaalin ja etäisyyden lisäämiseen

- HobbyStar LiPo -akku: Käytetään puhaltimen ja muiden mahdollisten sähkökomponenttien virransyöttöön

Vaihe 1: Teorian ymmärtäminen

Laitteiden valinnan ymmärtämiseksi on parasta keskustella ensin seinään kiipeilevän robotin taustalla olevasta teoriasta.

On tehtävä useita oletuksia:

• Robotti toimii kuivalla betoniseinällä.
• Puhallin toimii täydellä teholla.
• Robotin runko pysyy täysin jäykänä käytön aikana.
• Tasainen ilmavirta tuulettimen läpi

Mekaaninen malli

Muuttujat ovat seuraavat:

• Etäisyys massakeskuksen ja pinnan välillä, H = 3 in = 0,0762 m
• Puolet robotin pituudesta, R = 7 in = 0,1778 m
• Robotin paino, G = 14,7 N
• Staattinen kitkakerroin - oletettu karkea muovi betonilla, μ = 0,7
• Puhaltimen tuottama työntövoima, F = 16,08 N

Ratkaise paine -eron tuottama voima yllä olevassa kuvassa esitetyn yhtälön avulla, P = 11,22 N

Tämä arvo on kiinnitysvoima, joka tuulettimen on tuotettava, jotta robotti voi pysyä seinällä.

Nestemalli

Muuttujat ovat seuraavat:

• Paineen muutos (käyttäen mekaanisen mallin P -arvoa ja tyhjiökammion aluetta) Δp = 0,613 kPa
• Nesteen (ilman) tiheys, ⍴ = 1000 kg/m^3
• Pinnan kitkakerroin,? = 0,7
• Tyhjiökammion sisäsäde, r_i = 3,0 tuumaa = 0,0762 m
• Tyhjiökammion ulkosäde, r_o = 3,25 in = 0,0826
• Välys, h = 5 mm

Ratkaise tilavuusvirtaus yllä esitetyn yhtälön avulla, Q = 42 l/min

Tämä on vaadittu virtausnopeus, jonka puhaltimen on tuotettava tarvittavan paine -eron aikaansaamiseksi. Valittu tuuletin täyttää tämän vaatimuksen.

Vaihe 2: Pohjan luominen

Lasikuidusta tuli nopeasti olennainen materiaali pohjan rakentamisessa. Se on edullinen ja melko helppo työskennellä, ja se on erittäin kevyt, mikä on erittäin tärkeää sovellukselle.

Ensimmäinen askel tämän perustan luomisessa on sen mittaaminen. Sovelluksessamme käytimme kokoa 8 "x 8". Yllä olevissa kuvissa esitetty materiaali tunnetaan E-lasina. Se on melko halpaa ja voi tulla suuria määriä. Mittauksessa on tärkeää antaa ylimääräiset 2+ tuumaa, jotta varmistetaan, että halutun muodon leikkaamiseen on riittävästi materiaalia.

Toiseksi, kiinnitä jotain, jota voidaan käyttää lasikuidun muodostamiseen sileäksi, tasaiseksi pinnaksi; tätä varten joukkue käytti suurta metallilevyä. Ennen kovettamisen aloittamista työkalu on valmisteltava. Työkalu voi olla mikä tahansa suuri tasainen pinta.

Aloita käärimällä kaksipuolinen liima, mieluiten neliön muotoinen, niin suuri kuin tarvitset. Valmistele seuraavaksi filamentti ja aseta sen päälle kuivatut lasikuitupalat. Siirrä kaikki esineet työkalulle.

Huomautus: voit pinota leikatut lasikuitupalot paksuuden lisäämiseksi lopputuotteeseen.

Seuraava: haluat sekoittaa hartsin ja sen katalyytin oikein, jokainen hartsi on erilainen ja vaatii käyttöoppaan sekoittamaan osat oikein katalyytin kanssa. Kaada hartsi lasin päälle, kunnes kaikki lasin kuivat osat ovat märkiä hartsilla. Katkaise seuraavaksi ylimääräinen hehkulanka. Tämän jälkeen lisää toinen kalvo ja sitten lasikuitukangas, joka peittää koko tuotteen. Lisää sen jälkeen hengitysliina.

Nyt on aika peittää koko toimenpide muovikelmulla. Mutta ennen kuin tämä voi tapahtua, on lisättävä laite. Tämä laite istuu muovin alla, jotta tyhjiöpumppu voidaan lisätä.

Poista liiman ruskea suojakotelo ja paina muovisuojus alas niin, että liima tekee tyhjiötiiviin neliön. Leikkaa seuraavaksi reikä alla työkalun keskelle, jotta letku voidaan liittää. Käynnistä imuri ilman poistamiseksi, jolloin muodostuu tasainen pinta ja hyvin koottu tuote.

Vaihe 3: Robotin liikkuvuus

Saadaksemme robotin liikkumaan ylös ja alas seinää päätimme käyttää suhteellisen halvan Arduino -säiliösarjan tankkipintoja. Tämä sarja sisälsi kaikki tarvittavat työkalut ja kiinnikkeet kiskojen ja moottorien kiinnittämiseen. Musta metallirunko leikattiin asennuskiinnikkeiden luomiseksi; tämä tehtiin lisäkiinnikkeiden määrän vähentämiseksi, koska kaikki tarvittavat olivat mukana.

Alla olevat ohjeet osoittavat, miten kiinnikkeet leikattiin:

• Merkitse rungon keskipiste viivaimella
• Piirrä vaakasuora ja pystysuora viiva keskikohdan läpi
• Leikkaa varovasti näitä linjoja pitkin, mieluiten vannesahalla tai muulla metallileikkuuterällä
• Käytä hiomalaikkaa pyöristämällä kaikki terävät reunat

Valmiit kiinnikkeet näytetään seuraavassa vaiheessa.

Vaihe 4: Säiliön telineiden kiinnikkeet

Aloita merkitsemällä keskiviivat lasikuitulevyyn; näistä tulee viite. Leikkaa 1/8 poranterällä seuraavat reiät; kaikkien kiinnikkeiden on oltava samassa tasossa robotin ulkoreunan kanssa, kuten kuvassa.

Ensimmäisen merkityn reiän tulee olla 2 "etäisyydellä keskiviivasta kuvan osoittamalla tavalla

Toisen reiän tulee olla 1 "edellisestä merkistä

Tämä prosessi tulee peilata keskelle

Huomautus: Kannattimissa on lisäreikiä; ne voidaan merkitä ja porata lisätukea varten.

Vaihe 5: Rakenna ja asenna raitoja

Aloita kokoamalla laakerit ja hammaspyörät mukana toimitetuilla osilla; ohjeet sisältyvät sarjaan. Kiskot on vedettävä tiukasti, jotta vältetään liukuminen vaihteista; liiallinen jännitys voi aiheuttaa lasikuidun vääntymisen.

Vaihe 6: Asenna tuuletin runkoon

Aloita leikkaamalla halkaisijaltaan 3 tuuman reikä lasikuitulevyn keskelle. Tämä voidaan tehdä useilla eri tavoilla, kuten reikäsahalla tai dremelillä. Kun reikä on valmis, aseta tuuletin reiän päälle kuvan osoittamalla tavalla ja kiinnitä jonkinlainen liima tai epoksi.

Vaihe 7: Koodaus

Kaikki käyttämämme mikro -ohjaimet ovat Arduinon komponentteja.

Arduino Uno -levy = 2

Uros -naarashyppyjohdot = 20

Uros -uros -hyppyjohtimet = 20

L2989n moottorin ohjain = 1

nrf24l01 = 2 (Langaton viestintälaitteemme)

nrf24l01 = 2 (Sovitin, joka helpottaa asennusta)

Kytkentäkaaviossa näkyy käyttämämme oikea liitäntä ja sen mukana tuleva koodi.

Vaihe 8: Lankakaavio

Vaihe 9: Robotin rakentaminen

Kun pohja ja kulutuspinnat on rakennettu, viimeinen vaihe on kaikkien osien yhdistäminen.

Tärkein tekijä on painon jakautuminen, akku on erittäin raskas, joten sen pitäisi olla toisella puolella yksin. Muut osat on sijoitettava tarkoituksenmukaisesti vastaamaan akun painoa.

Elektroniikan asettaminen yhteen kulmaan moottorien keskelle on tärkeää, jotta johdot sopivat moottoriin ilman lisäjohtoja.

Viimeinen liitäntä on akku ja ESG tuulettimeen, tämä vaihe on erittäin tärkeä. Varmista, että akku ja ESG on kytketty oikein, ja molemmat positiiviset puolet on kytketty toisiinsa. Jos niitä ei ole kytketty oikein, on olemassa riski, että sulake palaa ja akku ja tuuletin tuhoutuvat.

Teipasin ohjaimen elektroniset osat paneeliin pitämään asiat järjestyksessä, mutta tämä osa ei ole välttämätön.