Robot de escalada de pared: 9 pasos

2024 Autor: John Day | [email protected]. Última modificación: 2024-01-30 08:40

El robot trepador sirve para proporcionar una inspección alternativa de las paredes mediante el uso de sistemas mecánicos y eléctricos. El robot ofrece una alternativa al costo y los peligros de contratar humanos para inspeccionar paredes a gran altura. El robot podrá proporcionar alimentación en vivo y almacenamiento para la documentación de las inspecciones a través de bluetooth. Junto con el aspecto de inspección del robot, se podrá controlar a través de transmisores y receptores. Mediante el uso de un ventilador que produce empuje y succión permite que el robot trepe perpendicularmente a una superficie.

Suministros

Base y cubierta:

- Fibra de vidrio: se utiliza para hacer el chasis.

- Resina: se utiliza con fibra de vidrio para hacer el chasis.

Robot:

- Kit de tanque de robot OTTFF: bandas de rodadura del tanque y soportes de motor

- Motor de CC (2): se utiliza para controlar el movimiento del robot

- Impulsor y conectores: produce un flujo de aire para mantener el robot en la pared.

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

Eléctrico:

- Arduino: placa de circuito y software para codificar el ventilador, los motores y la señal inalámbrica

- Joystick: se utiliza para controlar los motores de CC para impulsar el robot.

- Receptor WIFI: lee datos del transceptor y los transmite a través del Arduino a los motores

- Transceptor WIFI: registra datos del joystick y los envía al receptor a largo alcance

- Conectores hembra y macho: se utilizan para cablear los componentes eléctricos

- Antenas WIFI: se utilizan para aumentar la señal de conexión y la distancia para el transceptor y el receptor

- Batería LiPo HobbyStar: se utiliza para alimentar el ventilador y otros posibles componentes eléctricos

Paso 1: comprensión de la teoría

Para comprender mejor la selección del equipo, es mejor discutir primero la teoría detrás del robot trepador de paredes.

Hay varias suposiciones que deben hacerse:

• El robot está operando sobre un muro de hormigón seco.
• El ventilador funciona a plena potencia.
• El cuerpo del robot permanece completamente rígido durante el funcionamiento.
• Flujo de aire constante a través del ventilador

Modelo mecánico

Las variables son las siguientes:

• Distancia entre el centro de masa y la superficie, H = 3 in = 0.0762 m
• La mitad de la longitud del robot, R = 7 pulgadas = 0,1778 m
• Peso del robot, G = 14,7 N
• Coeficiente de fricción estático - asumido plástico rugoso sobre hormigón, μ = 0,7
• Empuje generado por el ventilador, F = 16.08 N

Usando la ecuación que se muestra en la imagen de arriba, resuelva la fuerza generada por la diferencia de presión, P = 11,22 N

Este valor es la fuerza de adherencia que debe generar el ventilador para permitir que el robot permanezca en la pared.

Modelo fluido

Las variables son las siguientes:

• Cambio de presión (usando P del modelo mecánico y el área de la cámara de vacío) Δp = 0.613 kPa
• Densidad del fluido (aire), ⍴ = 1000 kg / m ^ 3
• Coeficiente de fricción de la superficie,? = 0,7
• Radio interior de la cámara de vacío, r_i = 3.0 in = 0.0762 m
• Radio exterior de la cámara de vacío, r_o = 3,25 in = 0,0826
• Espacio libre, h = 5 mm

Usando la ecuación que se muestra arriba, resuelva para la tasa de flujo volumétrico, Q = 42 l / min

Este es el caudal requerido que debe producir el ventilador para generar la diferencia de presión necesaria. El ventilador elegido cumple con este requisito.

Paso 2: creación de la base

La fibra de vidrio se convirtió rápidamente en un material esencial en la construcción de la base. Es económico y bastante fácil de trabajar, además de ser extremadamente ligero, lo que es muy importante para la aplicación.

El primer paso para crear esta base es medirla. Para nuestra aplicación, usamos una dimensión de 8 "x 8". El material que se muestra en las imágenes de arriba se conoce como E-glass. Es bastante barato y puede venir en grandes cantidades. Al medir, es importante proporcionar más de 2 pulgadas adicionales para asegurarse de que haya una cantidad suficiente de material para cortar en la forma deseada.

En segundo lugar, asegure algo que pueda usarse para formar la fibra de vidrio en una superficie lisa y uniforme; para ello, el equipo utilizó una gran placa de metal. Antes de comenzar el proceso de curado, se debe preparar la herramienta. Una herramienta puede ser cualquier gran superficie plana.

Comience envolviendo un adhesivo de doble cara, preferiblemente en forma de cuadrado, tan grande como necesite. A continuación, prepare un filamento y coloque encima los trozos de fibra de vidrio cortados en seco. Transfiera todos los elementos a la herramienta.

Nota: puede apilar las piezas cortadas de fibra de vidrio para agregar grosor a su producto final.

Siguiente: desea mezclar correctamente la resina y su catalizador, cada resina es diferente y requerirá el manual del usuario para mezclar correctamente las porciones con su catalizador. Vierta la resina sobre el vidrio hasta que todas las partes secas del vidrio estén mojadas con resina. A continuación, corte cualquier exceso de filamento. Una vez hecho esto, agregue otro trozo de película y luego un paño de fibra de vidrio que cubra todo el producto. Luego, agregue un paño respirador.

Ahora es el momento de cubrir toda la operación con una envoltura de plástico. Pero antes de que esto pueda ocurrir, se debe agregar un dispositivo de violación. Este dispositivo se colocará debajo del plástico para permitir que se agregue una bomba de vacío.

Retire la cubierta protectora marrón de los adhesivos y presione la cubierta de plástico hacia abajo para que el adhesivo haga un sello hermético al vacío en el cuadrado. A continuación, corte un agujero en el centro de la herramienta debajo para que se pueda conectar una manguera. Encienda la aspiradora para eliminar el aire haciendo una superficie plana y un producto bien ensamblado.

Paso 3: movilidad del robot

Para hacer que el robot se mueva hacia arriba y hacia abajo de la pared, decidimos usar bandas de rodadura de tanque de un kit de tanque Arduino relativamente barato. Este kit incluía todas las herramientas y sujetadores necesarios para asegurar las pistas y los motores. El chasis de metal negro se cortó para crear soportes de montaje; esto se hizo para reducir la cantidad de sujetadores adicionales, ya que se incluyeron todos los necesarios.

Las instrucciones a continuación mostrarán cómo se cortaron los corchetes:

• Utilice una regla para marcar el punto central del chasis.
• Dibuja una línea horizontal y vertical a través del centro.
• Corte con cuidado a lo largo de estas líneas, preferiblemente con una sierra de cinta u otra hoja de corte de metal.
• Utilice una muela para redondear los bordes afilados.

Los soportes terminados se muestran en el siguiente paso.

Paso 4: soportes de montaje para rieles de tanques

Comience marcando las líneas centrales en la hoja de fibra de vidrio; estos serán la referencia. Con una broca de 1/8 , corte los siguientes orificios; todos los soportes deben estar alineados con el borde exterior del robot, como se muestra.

El primer orificio que debe marcarse debe estar a 2 "de la línea central, como se muestra

El segundo agujero debe estar a 1 "de la marca anterior

Este proceso debe reflejarse en el centro

Nota: los soportes incluyen orificios adicionales; Estos se pueden marcar y perforar para obtener soporte adicional.

Paso 5: construir y montar pistas

Comience por ensamblar los cojinetes y engranajes utilizando las piezas provistas; Las instrucciones están incluidas en el kit. Las orugas deben apretarse para evitar que se resbalen de los engranajes; demasiada tensión puede hacer que la fibra de vidrio se deforme.

Paso 6: Instale el ventilador en el chasis

Comience cortando un orificio de 3 de diámetro en el centro de la hoja de fibra de vidrio. Esto se puede lograr de varias formas diferentes, como una sierra de perforación o una dremel. Una vez que el orificio esté completo, coloque el ventilador sobre el orificio como se muestra y asegúrelo con algún tipo de adhesivo o epoxi.

Paso 7: codificación

Los microcontroladores que usamos son todos componentes de Arduino.

Placa Arduino Uno = 2

Cables de puente macho a hembra = 20

Cables de puente macho a macho = 20

Controlador de motor L2989n = 1

nrf24l01 = 2 (nuestro dispositivo de comunicación inalámbrica)

nrf24l01 = 2 (Un adaptador que facilita la instalación)

El diagrama de cableado muestra la conexión adecuada que usamos y el código que la acompaña.

Paso 8: diagrama de cableado

Paso 9: construcción del robot

Una vez que se construyen la base y los escalones, el paso final es unir todas las piezas.

El factor más importante es la distribución del peso, la batería es muy pesada por lo que debería estar en un solo lado. Los otros componentes deben colocarse a propósito para contrarrestar el peso de la batería.

Es importante colocar la electrónica en una esquina en el medio de los motores para garantizar que los cables se unan al motor sin el uso de cables adicionales.

La conexión final es la batería y el ESG al ventilador, este paso es muy importante. Asegúrese de que la batería y el ESG estén conectados correctamente con ambos lados positivos conectados entre sí. Si no están conectados correctamente, corre el riesgo de quemar un fusible y destruir la batería y el ventilador.

Grabé las partes electrónicas del controlador en un panel para mantenerme organizado, pero esa parte no es una necesidad.