Roboter zum Klettern an der Wand - Gunook

2024 Autor: John Day | [email protected]. Zuletzt bearbeitet: 2024-01-30 07:16

Der Wandkletterroboter dient der alternativen Inspektion von Wänden durch den Einsatz mechanischer und elektrischer Systeme. Der Roboter bietet eine Alternative zu den Kosten und Gefahren der Einstellung von Menschen für die Inspektion von Wänden in großen Höhen. Der Roboter wird in der Lage sein, Live-Feed und Speicher für die Dokumentation der Inspektionen über Bluetooth bereitzustellen. Zusammen mit dem Inspektionsaspekt des Roboters wird er über Sender und Empfänger gesteuert werden können. Durch die Verwendung eines Ventilators, der Schub und Sog erzeugt, kann der Roboter senkrecht zu einer Oberfläche klettern.

Lieferungen

Basis & Abdeckung:

- Fiberglas: Wird verwendet, um das Chassis zu machen

- Harz: Wird mit Fiberglas verwendet, um das Chassis herzustellen

Roboter:

- OTTFF Robot Tank Kit: Panzerstufen und Motorhalterungen

- Gleichstrommotor (2): Wird verwendet, um die Roboterbewegung zu steuern

- Laufrad und Anschlüsse: Erzeugt einen Luftstrom, um den Roboter an der Wand zu halten

- ZTW Beatles 80A ESC mit SBEC 5.5V/5A 2-6S für Rc Flugzeug (80A ESC mit Anschlüssen)

Elektrisch:

- Arduino: Platine und Software zur Codierung von Lüfter, Motoren und Funksignal

- Joystick: Wird verwendet, um die Gleichstrommotoren zum Antrieb des Roboters zu steuern

- WIFI-Empfänger: Liest Daten vom Transceiver und leitet sie über den Arduino an die Motoren weiter

- WIFI Transceiver: Zeichnet Daten vom Joystick auf und sendet sie über eine große Reichweite an den Empfänger

- Weibliche und männliche Anschlüsse: Wird verwendet, um die elektrischen Komponenten zu verdrahten

- WIFI-Antennen: Wird verwendet, um das Verbindungssignal und die Entfernung für Transceiver und Empfänger zu erhöhen

- HobbyStar LiPo-Akku: Wird verwendet, um den Lüfter und andere mögliche elektrische Komponenten zu betreiben

Schritt 1: Die Theorie verstehen

Um die Ausrüstungsauswahl besser zu verstehen, besprechen Sie am besten zuerst die Theorie hinter dem Wandkletterroboter.

Es müssen mehrere Annahmen getroffen werden:

• Der Roboter arbeitet an einer Trockenbetonwand.
• Der Lüfter läuft mit voller Leistung.
• Der Körper des Roboters bleibt während des Betriebs vollkommen steif.
• Konstanter Luftstrom durch den Lüfter

Mechanisches Modell

Variablen sind wie folgt:

• Abstand zwischen Massenmittelpunkt und Oberfläche, H = 3 in = 0,0762 m
• Halbe Roboterlänge, R = 7 in = 0,1778 m
• Gewicht des Roboters, G = 14,7 N
• Statischer Reibungskoeffizient - angenommener rauer Kunststoff auf Beton, μ = 0,7
• Vom Lüfter erzeugter Schub, F = 16,08 N

Verwenden Sie die im obigen Bild gezeigte Gleichung, um die durch die Druckdifferenz erzeugte Kraft aufzulösen, P = 11,22 N

Dieser Wert ist die Haftkraft, die vom Ventilator erzeugt werden muss, damit der Roboter an der Wand bleibt.

Flüssigkeitsmodell

Variablen sind wie folgt:

• Druckänderung (unter Verwendung von P aus dem mechanischen Modell und der Fläche der Vakuumkammer) Δp = 0,613 kPa
• Dichte der Flüssigkeit (Luft), ⍴ = 1000 kg/m^3
• Reibungskoeffizient der Oberfläche, ? = 0,7
• Innenradius der Vakuumkammer, r_i = 3,0 in = 0,0762 m
• Außenradius der Vakuumkammer, r_o = 3,25 Zoll = 0,0826
• Spiel, h = 5 mm

Lösen Sie mit der oben gezeigten Gleichung nach dem Volumenstrom auf, Q = 42 l/min

Dies ist der erforderliche Volumenstrom, den der Ventilator erbringen muss, um die erforderliche Druckdifferenz zu erzeugen. Der gewählte Ventilator erfüllt diese Anforderung.

Schritt 2: Erstellen der Basis

Glasfaser wurde schnell zu einem unverzichtbaren Material beim Bau des Sockels. Es ist kostengünstig und relativ einfach zu verarbeiten sowie extrem leicht, was für die Anwendung sehr wichtig ist.

Der erste Schritt beim Erstellen dieser Basis besteht darin, sie zu messen. Für unsere Anwendung haben wir eine Abmessung von 8" x 8" verwendet. Das in den obigen Bildern gezeigte Material ist als E-Glas bekannt. Es ist ziemlich billig und kann in großen Mengen kommen. Beim Messen ist es wichtig, zusätzliche 2 Zoll vorzusehen, um sicherzustellen, dass genügend Material vorhanden ist, um in die gewünschte Form zu schneiden.

Zweitens, sichern Sie etwas, das verwendet werden kann, um die Glasfaser zu einer glatten, ebenen Oberfläche zu formen; Dafür verwendete das Team eine große Metallplatte. Vor Beginn des Aushärteprozesses muss das Werkzeug vorbereitet werden. Ein Werkzeug kann jede große flache Oberfläche sein.

Beginnen Sie mit dem Wickeln eines doppelseitigen Klebstoffs, vorzugsweise in Form eines Quadrats, so groß, wie Sie es benötigen. Als nächstes bereiten Sie ein Filament vor und legen die trocken geschnittenen Glasfaserstücke darauf. Übertragen Sie alle Elemente auf das Werkzeug.

Hinweis: Sie können die geschnittenen Glasfaserstücke stapeln, um Ihrem Endprodukt mehr Dicke zu verleihen.

Als nächstes: Sie möchten das Harz und seinen Katalysator richtig mischen, jedes Harz ist anders und erfordert das Benutzerhandbuch, um die Portionen richtig mit seinem Katalysator zu mischen. Gießen Sie das Harz über das Glas, bis alle trockenen Teile des Glases mit Harz benetzt sind. Als nächstes schneiden Sie überschüssiges Filament ab. Danach fügen Sie ein weiteres Stück Folie und dann ein Glasfasertuch hinzu, das das gesamte Produkt bedeckt. Fügen Sie anschließend ein Belüftungstuch hinzu.

Jetzt ist es an der Zeit, den gesamten Vorgang mit einer Plastikfolie abzudecken. Aber bevor dies passieren kann, muss eine Sicherheitsvorrichtung hinzugefügt werden. Dieses Gerät sitzt unter dem Kunststoff, damit eine Vakuumpumpe hinzugefügt werden kann.

Entfernen Sie die braune Schutzhülle des Klebers und drücken Sie die Kunststoffabdeckung nach unten, so dass der Kleber das Quadrat vakuumdicht verschließt. Als nächstes ein Loch in die Mitte des Werkzeugs darunter schneiden, damit ein Schlauch angeschlossen werden kann. Schalten Sie das Vakuum ein, um die Luft zu entfernen, um eine ebene Oberfläche und ein gut zusammengestelltes Produkt zu erhalten.

Schritt 3: Robotermobilität

Um den Roboter dazu zu bringen, sich an der Wand auf und ab zu bewegen, haben wir uns entschieden, Panzerstufen aus einem relativ billigen Arduino-Tank-Kit zu verwenden. Dieses Kit enthielt alle Werkzeuge und Befestigungselemente, die zum Sichern der Ketten und Motoren benötigt werden. Das schwarze Metallchassis wurde geschnitten, um Montagehalterungen zu schaffen; Dies geschah, um die Anzahl zusätzlicher Befestigungselemente zu reduzieren, da alle benötigten Befestigungselemente enthalten waren.

Die folgenden Anweisungen zeigen, wie die Klammern geschnitten wurden:

• Verwenden Sie ein Lineal, um den Mittelpunkt des Chassis zu markieren
• Zeichnen Sie eine horizontale und vertikale Linie durch die Mitte
• Vorsichtig entlang dieser Linien schneiden, am besten mit einer Bandsäge oder einem anderen Metallschneideblatt
• Verwenden Sie eine Schleifscheibe, um scharfe Kanten abzurunden

Die fertigen Brackets werden im folgenden Schritt angezeigt.

Schritt 4: Halterungen für Panzerketten montieren

Beginnen Sie mit dem Markieren der Mittellinien auf der Glasfaserplatte; diese werden die referenz sein. Schneiden Sie mit einem 1/8-Zoll-Bohrer die folgenden Löcher; alle Halterungen müssen wie abgebildet bündig mit der Außenkante des Roboters abschließen.

Das erste Loch, das markiert werden muss, sollte wie abgebildet 2" von der Mittellinie entfernt sein

Das zweite Loch sollte 1" von der vorherigen Markierung entfernt sein

Dieser Vorgang sollte über die Mitte gespiegelt werden

Hinweis: Halterungen enthalten zusätzliche Löcher; Diese können zur zusätzlichen Unterstützung markiert und ausgebohrt werden.

Schritt 5: Gleise konstruieren und montieren

Beginnen Sie mit der Montage der Lager und Zahnräder mit den mitgelieferten Teilen; Anweisungen sind im Kit enthalten. Die Ketten sollten straff gezogen werden, um ein Abrutschen aus den Gängen zu vermeiden; zu viel Spannung kann dazu führen, dass sich die Glasfaser verzieht.

Schritt 6: Lüfter im Gehäuse installieren

Beginnen Sie mit dem Schneiden eines Lochs mit einem Durchmesser von 3 in der Mitte der Glasfaserplatte. Dies kann auf verschiedene Weise erfolgen, z eine Art Klebstoff oder Epoxid.

Schritt 7: Codierung

Die von uns verwendeten Mikrocontroller sind alle Arduino-Komponenten.

Arduino Uno-Board = 2

Stecker-zu-Buchse-Überbrückungsdrähte = 20

Stecker-zu-Stecker-Überbrückungsdrähte = 20

L2989n-Motortreiber = 1

nrf24l01 = 2 (Unser drahtloses Kommunikationsgerät)

nrf24l01 = 2 (Ein Adapter, der die Installation erleichtert)

Der Schaltplan zeigt die richtige Verbindung, die wir verwendet haben, und den dazugehörigen Code.

Schritt 8: Drahtdiagramm

Schritt 9: Konstruieren des Roboters

Nachdem die Basis und die Laufflächen gebaut sind, besteht der letzte Schritt darin, alle Teile zusammenzusetzen.

Der wichtigste Faktor ist die Gewichtsverteilung, der Akku ist sehr schwer, so dass man auf einer Seite alleine sein sollte. Die anderen Komponenten sollten gezielt platziert werden, um das Gewicht des Akkus auszugleichen.

Es ist wichtig, die Elektronik an einer Ecke in der Mitte der Motoren zu platzieren, um sicherzustellen, dass die Drähte ohne zusätzliche Drähte auf den Motor treffen.

Die letzte Verbindung ist die Batterie und das ESG zum Lüfter, dieser Schritt ist sehr wichtig. Stellen Sie sicher, dass die Batterie und das ESG richtig angeschlossen sind, wobei beide positiven Seiten miteinander verbunden sind. Wenn sie nicht richtig angeschlossen sind, besteht die Gefahr, dass eine Sicherung durchbrennt und die Batterie und der Lüfter zerstört werden.

Ich habe die elektronischen Teile des Controllers auf ein Panel geklebt, um organisiert zu bleiben, aber dieser Teil ist keine Notwendigkeit.