Robot per arrampicarsi sui muri: 9 passaggi

2024 Autore: John Day | [email protected]. Ultima modifica: 2024-01-30 10:01

Il robot per l'arrampicata su parete serve a fornire un'ispezione alternativa per le pareti attraverso l'uso di sistemi meccanici ed elettrici. Il robot offre un'alternativa alla spesa e ai pericoli di assumere esseri umani per ispezionare le pareti ad altezze elevate. Il robot sarà in grado di fornire feed live e storage per la documentazione delle ispezioni tramite bluetooth. Insieme all'aspetto di ispezione del robot, sarà possibile controllarlo tramite trasmettitori e ricevitori. Attraverso l'uso di una ventola che produce spinta e aspirazione consente al robot di arrampicarsi perpendicolarmente a una superficie.

Forniture

Base e copertura:

- Fibra di vetro: utilizzata per realizzare il telaio

- Resina: utilizzata con fibra di vetro per realizzare il telaio

Robot:

- Kit serbatoio robot OTTFF: gradini serbatoio e supporti motore

- Motore CC (2): utilizzato per controllare il movimento del robot

- Girante e connettori: produce un flusso d'aria per mantenere il robot sulla parete

- ZTW Beatles 80A ESC con SBEC 5.5V/5A 2-6S per Rc Airplane (80A ESC con connettori)

Elettrico:

- Arduino: scheda elettronica e software per la codifica del ventilatore, dei motori e del segnale wireless

- Joystick: utilizzato per controllare i motori DC per guidare il robot

- Ricevitore WIFI: legge i dati dal ricetrasmettitore e li trasmette tramite Arduino ai motori

- Ricetrasmettitore WIFI: registra i dati dal joystick e li invia al ricevitore a lungo raggio

- Connettori femmina e maschio: utilizzati per cablare i componenti elettrici

- Antenne WIFI: utilizzate per aumentare il segnale di connessione e la distanza per ricetrasmettitore e ricevitore

- Batteria LiPo HobbyStar: utilizzata per alimentare la ventola e altri possibili componenti elettrici

Passaggio 1: comprendere la teoria

Per comprendere meglio la selezione dell'attrezzatura, è meglio discutere prima la teoria alla base del Wall Climbing Robot.

Ci sono diverse ipotesi da fare:

• Il robot sta operando su un muro di cemento asciutto.
• La ventola funziona a piena potenza.
• Il corpo del robot rimane completamente rigido durante il funzionamento.
• Flusso d'aria costante attraverso la ventola

Modello meccanico

Le variabili sono le seguenti:

• Distanza tra il centro di massa e la superficie, H = 3 in = 0,0762 m
• Metà della lunghezza del robot, R = 7 in = 0,1778 m
• Peso del robot, G = 14,7 N
• Coefficiente di attrito statico - si presume plastica ruvida su calcestruzzo, μ = 0,7
• Spinta generata dal ventilatore, F = 16,08 N

Usando l'equazione mostrata nell'immagine sopra, risolvi la forza generata dalla differenza di pressione, P = 11,22 N

Questo valore è la forza di adesione che deve essere generata dal ventilatore per consentire al robot di rimanere sulla parete.

Modello fluido

Le variabili sono le seguenti:

• Variazione di pressione (usando P dal modello meccanico e l'area della camera del vuoto) Δp = 0,613 kPa
• Densità del fluido (aria), ⍴ = 1000 kg/m^3
• Coefficiente di attrito della superficie, ? = 0,7
• Raggio interno della camera a vuoto, r_i = 3.0 in = 0.0762 m
• Raggio esterno della camera a vuoto, r_o = 3,25 pollici = 0,0826
• Gioco, h = 5 mm

Utilizzando l'equazione mostrata sopra, risolvere per la portata volumetrica, Q = 42 l/min

Questa è la portata richiesta che il ventilatore deve produrre per generare la differenza di pressione necessaria. Il ventilatore scelto soddisfa questo requisito.

Passaggio 2: creazione della base

La vetroresina è diventata rapidamente un materiale essenziale nella costruzione della base. È poco costoso e abbastanza facile da lavorare, oltre ad essere estremamente leggero, il che è molto importante per l'applicazione.

Il primo passo per creare questa base è misurarla. Per la nostra applicazione, abbiamo utilizzato una dimensione di 8" x 8". Il materiale mostrato nelle immagini sopra è noto come E-glass. È abbastanza economico e può venire in grandi quantità. Quando si misura, è importante fornire 2 pollici in più per assicurarsi che ci sia un'ampia quantità di materiale da tagliare nella forma desiderata.

In secondo luogo, assicurati qualcosa che possa essere utilizzato per formare la fibra di vetro in una superficie liscia e uniforme; per questo la squadra ha utilizzato una grande piastra metallica. Prima di iniziare il processo di polimerizzazione lo strumento deve essere preparato. Uno strumento può essere qualsiasi grande superficie piana.

Inizia avvolgendo un biadesivo, preferibilmente a forma di quadrato, grande quanto ti serve. Quindi prepara un filamento e posiziona sopra i pezzi di fibra di vetro tagliati a secco. Trasferisci tutti gli elementi sullo strumento.

Nota: puoi impilare i pezzi tagliati di fibra di vetro per aggiungere spessore al tuo prodotto finale.

Avanti: vuoi mescolare correttamente la resina e il suo catalizzatore, ogni resina è diversa e richiederà il manuale dell'utente per mescolare correttamente le porzioni con il suo catalizzatore. Versa la resina sul vetro finché tutte le parti asciutte del vetro non sono bagnate di resina. Quindi tagliare il filamento in eccesso. Fatto ciò, aggiungi un altro pezzo di pellicola e poi un panno in fibra di vetro che ricopre l'intero prodotto. Successivamente, aggiungi un panno traspirante.

Ora è il momento di coprire l'intera operazione con un involucro di plastica. Ma prima che ciò possa verificarsi, è necessario aggiungere un dispositivo di violazione. Questo dispositivo si posizionerà sotto la plastica per consentire l'aggiunta di una pompa a vuoto.

Rimuovere la copertura marrone protettiva dell'adesivo e premere la copertura di plastica verso il basso in modo che l'adesivo formi una chiusura ermetica nel quadrato. Quindi tagliare un foro al centro dello strumento sottostante in modo che un tubo possa essere collegato. Accendere l'aspirapolvere per eliminare l'aria creando una superficie piana e un prodotto ben assemblato.

Passaggio 3: mobilità del robot

Per far muovere il robot su e giù per il muro, abbiamo deciso di utilizzare i gradini del serbatoio di un kit serbatoio Arduino relativamente economico. Questo kit includeva tutti gli strumenti e gli elementi di fissaggio necessari per fissare i binari e i motori. Il telaio in metallo nero è stato tagliato per creare staffe di montaggio; questo è stato fatto per ridurre la quantità di elementi di fissaggio aggiuntivi, poiché tutti quelli necessari erano inclusi.

Le istruzioni seguenti mostreranno come sono state tagliate le parentesi:

• Usa un righello per segnare il punto centrale del telaio
• Disegna una linea orizzontale e verticale attraverso il centro
• Tagliare con cura lungo queste linee, preferibilmente con una sega a nastro o un'altra lama da taglio per metalli
• Utilizzare una mola per arrotondare eventuali bordi taglienti

Le parentesi finite sono mostrate nel passaggio successivo.

Passaggio 4: montare le staffe per i binari del serbatoio

Inizia segnando le linee centrali sul foglio in fibra di vetro; questi saranno il riferimento. Utilizzando una punta da trapano da 1/8 , praticare i seguenti fori; tutte le staffe devono essere a filo con il bordo esterno del robot, come mostrato.

Il primo foro che deve essere contrassegnato dovrebbe essere a 2" dalla linea centrale come mostrato

Il secondo foro dovrebbe essere a 1" dal segno precedente

Questo processo dovrebbe essere rispecchiato al centro

Nota: le staffe includono fori aggiuntivi; questi possono essere contrassegnati e perforati per ulteriore supporto.

Passaggio 5: costruire e montare le tracce

Iniziare assemblando i cuscinetti e gli ingranaggi utilizzando le parti fornite; le istruzioni sono incluse nel kit. I cingoli devono essere tesi per evitare di scivolare dagli ingranaggi; una tensione eccessiva può causare la deformazione della fibra di vetro.

Passaggio 6: installare la ventola sullo chassis

Inizia tagliando un foro di 3 di diametro al centro del foglio in fibra di vetro. Questo può essere realizzato in diversi modi, come una sega a tazza o un dremel. Una volta completato il foro, posiziona la ventola sul foro come mostrato e fissa con qualche tipo di adesivo o resina epossidica.

Passaggio 7: codifica

I microcontrollori che abbiamo utilizzato sono tutti componenti Arduino.

Scheda Arduino Uno= 2

Ponticelli maschio-femmina = 20

Ponticelli maschio-maschio = 20

L2989n driver motore = 1

nrf24l01 = 2 (il nostro dispositivo di comunicazione wireless)

nrf24l01 = 2 (Un adattatore che facilita l'installazione)

Lo schema elettrico mostra la corretta connessione che abbiamo usato e il codice che lo accompagna.

Passaggio 8: schema elettrico

Passaggio 9: costruzione del robot

Dopo che la base e i gradini sono stati costruiti, il passo finale è mettere insieme tutte le parti.

Il fattore più importante è la distribuzione del peso, la batteria è molto pesante quindi dovrebbe essere solo su un lato. Gli altri componenti devono essere posizionati appositamente per contrastare il peso della batteria.

Mettere l'elettronica su un angolo al centro dei motori è importante per garantire che i fili incontrino il motore senza l'uso di fili aggiuntivi.

La connessione finale è la batteria e l'ESG alla ventola, questo passaggio è molto importante. Assicurati che la batteria e l'ESG siano collegati correttamente con entrambi i lati positivi collegati tra loro. Se non sono collegati correttamente rischi di far saltare un fusibile e distruggere la batteria e la ventola.

Ho registrato le parti elettroniche del controller su un pannello per tenerle organizzate, ma quella parte non è una necessità.