Muurklimrobot - Ajarnpa

2024 Auteur: John Day | [email protected]. Laatst gewijzigd: 2024-01-30 11:15

De muurklimrobot dient om een alternatieve inspectie van muren te bieden door het gebruik van mechanische en elektrische systemen. De robot biedt een alternatief voor de kosten en gevaren van het inhuren van mensen om muren op grote hoogte te inspecteren. De robot zal via bluetooth live feed en opslag kunnen bieden voor documentatie van de inspecties. Naast het inspectieaspect van de robot, kan deze worden bestuurd via zenders en ontvangers. Door het gebruik van een ventilator die stuwkracht en zuigkracht produceert, kan de robot loodrecht op een oppervlak klimmen.

Benodigdheden

Basis & Deksel:

- Glasvezel: gebruikt om het chassis te maken

- Hars: gebruikt met glasvezel om het chassis te maken

Robot:

- OTTFF Robot Tank Kit: Tanktreden en motorsteunen

- DC-motor (2): wordt gebruikt om robotbewegingen te regelen

- Waaier en connectoren: produceert luchtstroom om de robot aan de muur te houden

- ZTW Beatles 80A ESC met SBEC 5.5V/5A 2-6S voor RC-vliegtuig (80A ESC met connectoren)

Elektrisch:

- Arduino: printplaat en software voor codering van de ventilator, motoren en draadloos signaal

- Joystick: wordt gebruikt om de DC-motoren te besturen om de robot aan te drijven

- WIFI-ontvanger: leest gegevens van de zendontvanger en stuurt deze door via de Arduino naar de motoren

- WIFI-transceiver: neemt gegevens op van de joystick en verzendt deze over een groot bereik naar de ontvanger

- Vrouwelijke en mannelijke connectoren: gebruikt om de elektrische componenten te bedraden

- WIFI-antennes: gebruikt om het verbindingssignaal en de afstand voor zendontvanger en ontvanger te vergroten

- HobbyStar LiPo-batterij: wordt gebruikt om de ventilator en andere mogelijke elektrische componenten van stroom te voorzien

Stap 1: De theorie begrijpen

Om de selectie van apparatuur beter te begrijpen, is het het beste om eerst de theorie achter de Wall Climbing Robot te bespreken.

Er zijn verschillende aannames die gemaakt moeten worden:

• De robot werkt op een droge betonnen muur.
• De ventilator draait op vol vermogen.
• Het lichaam van de robot blijft tijdens het gebruik volledig stijf.
• Stabiele luchtstroom door de ventilator

Mechanisch model

Variabelen zijn als volgt:

• Afstand tussen het zwaartepunt en het oppervlak, H = 3 in = 0,0762 m
• De helft van de lengte van de robot, R = 7 in = 0,1778 m
• Gewicht robot, G = 14,7 N
• Statische wrijvingscoëfficiënt - aangenomen ruwe kunststof op beton, μ = 0,7
• Stuwkracht gegenereerd door de ventilator, F = 16,08 N

Gebruik de vergelijking in de bovenstaande afbeelding om de kracht op te lossen die wordt gegenereerd door het drukverschil, P = 11.22 N

Deze waarde is de hechtkracht die door de ventilator moet worden gegenereerd om de robot op de muur te laten blijven.

Vloeistofmodel

Variabelen zijn als volgt:

• Verandering in druk (gebruik makend van P uit het mechanische model en het oppervlak van de vacuümkamer) Δp = 0,613 kPa
• Dichtheid van vloeistof (lucht), ⍴ = 1000 kg/m^3
• Wrijvingscoëfficiënt van het oppervlak, ? = 0,7
• Binnenstraal van vacuümkamer, r_i = 3,0 in = 0,0762 m
• Buitenste straal van vacuümkamer, r_o = 3,25 in = 0,0826
• Speling, h = 5 mm

Gebruik de bovenstaande vergelijking om het volumetrisch debiet op te lossen, Q = 42 l/min

Dit is het benodigde debiet dat de ventilator moet produceren om het benodigde drukverschil te genereren. De gekozen ventilator voldoet aan deze eis.

Stap 2: De basis maken

Glasvezel werd al snel een essentieel materiaal bij de constructie van de basis. Het is goedkoop en vrij gemakkelijk om mee te werken, maar ook extreem licht van gewicht, wat erg belangrijk is voor de toepassing.

De eerste stap bij het maken van deze basis is om het te meten. Voor onze toepassing hebben we een afmeting van 8 "x 8" gebruikt. Het materiaal dat op de bovenstaande afbeeldingen wordt getoond, staat bekend als E-glas. Het is vrij goedkoop en kan in grote hoeveelheden worden geleverd. Bij het meten is het belangrijk om 2+ inch extra te voorzien om ervoor te zorgen dat er voldoende materiaal is om in de gewenste vorm te snijden.

Ten tweede, bevestig iets dat kan worden gebruikt om de glasvezel tot een glad, gelijkmatig oppervlak te vormen; hiervoor gebruikte het team een grote metalen plaat. Voordat het uithardingsproces begint, moet het gereedschap worden voorbereid. Een gereedschap kan elk groot plat oppervlak zijn.

Begin met het inpakken van een dubbelzijdig plakband, bij voorkeur in de vorm van een vierkant, zo groot als je nodig hebt. Maak vervolgens een filament en plaats de droog gesneden stukjes glasvezel erop. Breng alle items over naar het gereedschap.

Opmerking: u kunt de gesneden stukken glasvezel op elkaar stapelen om uw eindproduct dikker te maken.

Vervolgens: je wilt de hars en de katalysator goed mengen, elke hars is anders en je hebt de gebruikershandleiding nodig om porties goed te mengen met de katalysator. Giet de hars over het glas totdat alle droge delen van het glas nat zijn van de hars. Knip vervolgens het overtollige filament af. Voeg daarna nog een stuk folie toe en vervolgens een glasvezeldoek die het hele product bedekt. Voeg daarna een ontluchtingsdoek toe.

Nu is het tijd om de hele operatie af te dekken met een plasticfolie. Maar voordat dit kan gebeuren, moet er een inbreukapparaat worden toegevoegd. Dit apparaat zal onder het plastic zitten om een vacuümpomp toe te voegen.

Verwijder de bruine beschermkap van de lijm en druk de plastic kap naar beneden zodat de lijm een vacuümdichte afdichting in het vierkant maakt. Snijd vervolgens een gat in het midden van het gereedschap eronder zodat een slang kan worden aangesloten. Zet de stofzuiger aan om lucht te verwijderen en maak een plat oppervlak en een goed in elkaar gezet product.

Stap 3: Robotmobiliteit

Om de robot op en neer langs de muur te laten bewegen, hebben we besloten om tanktreden uit een relatief goedkope Arduino-tankkit te gebruiken. Deze kit bevatte alle gereedschappen en bevestigingsmiddelen die nodig zijn om de rupsbanden en motoren vast te zetten. Het zwarte metalen chassis is gesneden om montagebeugels te maken; dit werd gedaan om het aantal extra bevestigingsmiddelen te verminderen, aangezien alle benodigde bevestigingsmiddelen waren inbegrepen.

De onderstaande instructies laten zien hoe de beugels werden gesneden:

• Gebruik een liniaal om het middelpunt van het chassis te markeren
• Trek een horizontale en verticale lijn door het midden
• Zaag voorzichtig langs deze lijnen, bij voorkeur met een lintzaag of een ander metaalzaagblad
• Gebruik een slijpschijf om eventuele scherpe randen af te ronden

De voltooide haakjes worden weergegeven in de volgende stap.

Stap 4: Bevestigingsbeugels voor tanksporen

Begin met het markeren van de middenlijnen op de glasvezelplaat; deze zullen de referentie zijn. Gebruik een boor van 1/8 om de volgende gaten te boren; alle beugels moeten gelijk liggen met de buitenrand van de robot, zoals weergegeven.

Het eerste gat dat moet worden gemarkeerd, moet 2" van de middellijn zijn, zoals weergegeven

Het tweede gat moet 1 "van de vorige markering zijn

Dit proces moet over het midden worden gespiegeld

Opmerking: Beugels bevatten extra gaten; deze kunnen worden gemarkeerd en uitgeboord voor extra ondersteuning.

Stap 5: construeer en monteer sporen

Begin met het monteren van de lagers en tandwielen met behulp van de meegeleverde onderdelen; instructies zijn inbegrepen in de kit. De rupsbanden moeten strak worden getrokken om te voorkomen dat ze uit de tandwielen glijden; te veel spanning kan ervoor zorgen dat de glasvezel kromtrekt.

Stap 6: ventilator op chassis installeren

Begin met het snijden van een gat met een diameter van 3 in het midden van de glasvezelplaat. Dit kan op verschillende manieren worden bereikt, zoals een gatenzaag of een dremel. Als het gat klaar is, plaatst u de ventilator over het gat zoals afgebeeld en zet u deze vast met een soort lijm of epoxy.

Stap 7: Coderen

De microcontrollers die we gebruikten zijn allemaal Arduino-componenten.

Arduino Uno-bord = 2

Man-vrouw jumperdraden = 20

Mannelijke naar mannelijke jumperdraden = 20

L2989n motoraandrijver = 1

nrf24l01 = 2 (Ons apparaat voor draadloze communicatie)

nrf24l01 = 2 (Een adapter die de installatie vergemakkelijkt)

Het bedradingsschema toont de juiste aansluiting die we hebben gebruikt en de bijbehorende code.

Stap 8: Draadschema

Stap 9: De robot bouwen

Nadat de basis en treden zijn gebouwd, is de laatste stap het samenvoegen van alle onderdelen.

De belangrijkste factor is de gewichtsverdeling, de batterij is erg zwaar, dus die moet aan één kant alleen zijn. De andere componenten moeten doelbewust worden geplaatst om het gewicht van de batterij te compenseren.

Het plaatsen van de elektronica op een hoek in het midden van de motoren is belangrijk om ervoor te zorgen dat de draden de motor raken zonder het gebruik van extra draden.

De laatste verbinding is de batterij en ESG naar de ventilator, deze stap is erg belangrijk. Zorg ervoor dat de batterij en ESG correct zijn aangesloten, waarbij beide positieve zijden op elkaar zijn aangesloten. Als ze niet correct zijn aangesloten, bestaat het risico dat een zekering doorbrandt en de batterij en de ventilator vernielen.

Ik heb de elektronische onderdelen van de controller op een paneel geplakt om het georganiseerd te houden, maar dat onderdeel is geen noodzaak.