Robot leo tường: 9 bước

2024 Tác giả: John Day | [email protected]. Sửa đổi lần cuối: 2024-01-30 13:31

Robot leo tường phục vụ cho việc kiểm tra thay thế cho các bức tường thông qua việc sử dụng các hệ thống cơ và điện. Robot cung cấp một giải pháp thay thế cho chi phí và sự nguy hiểm của việc thuê con người để kiểm tra các bức tường ở độ cao lớn. Robot sẽ có thể cung cấp nguồn cấp dữ liệu trực tiếp và lưu trữ để làm tài liệu về các cuộc kiểm tra qua bluetooth. Cùng với khía cạnh kiểm tra của robot, nó sẽ có thể được điều khiển thông qua máy phát và máy thu. Thông qua việc sử dụng một chiếc quạt tạo ra lực đẩy và lực hút cho phép robot leo lên vuông góc với một bề mặt.

Quân nhu

Cơ sở & Nắp đậy:

- Sợi thủy tinh: Được sử dụng để làm khung xe

- Nhựa: Được sử dụng với sợi thủy tinh để làm khung xe

Robot:

- OTTFF Robot Tank Kit: Bệ đỡ xe tăng và giá đỡ động cơ

- Động cơ DC (2): Dùng để điều khiển chuyển động của robot

- Cánh quạt và đầu nối: Tạo ra luồng không khí để giữ robot trên tường

- ZTW Beatles 80A ESC với SBEC 5.5V / 5A 2-6S cho Máy bay Rc (80A ESC có đầu nối)

Điện:

- Arduino: Bảng mạch và phần mềm để mã hóa quạt, động cơ và tín hiệu không dây

- Cần điều khiển: Dùng để điều khiển động cơ DC để điều khiển robot

- Bộ thu WIFI: Đọc dữ liệu từ bộ thu phát và chuyển nó qua Arduino đến động cơ

- Bộ thu phát WIFI: Ghi dữ liệu từ cần điều khiển và gửi đến bộ thu trong một phạm vi dài

- Đầu nối nam và nữ: Dùng để nối dây các thành phần điện

- Anten WIFI: Dùng để tăng tín hiệu kết nối và khoảng cách cho bộ thu phát sóng

- Pin HobbyStar LiPo: Được sử dụng để cấp nguồn cho quạt và các thành phần điện có thể có khác

Bước 1: Tìm hiểu lý thuyết

Để hiểu rõ hơn về việc lựa chọn thiết bị, trước hết chúng ta nên thảo luận về lý thuyết đằng sau Robot leo tường.

Có một số giả định phải được thực hiện:

• Robot đang hoạt động trên một bức tường bê tông khô.
• Quạt đang hoạt động hết công suất.
• Cơ thể của robot vẫn hoàn toàn cứng trong quá trình hoạt động.
• Luồng gió ổn định qua quạt

Mô hình cơ khí

Các biến như sau:

• Khoảng cách giữa khối tâm và bề mặt, H = 3 in = 0,0762 m
• Một nửa chiều dài của rô bốt, R = 7 in = 0,1778 m
• Trọng lượng của robot, G = 14,7 N
• Hệ số ma sát tĩnh - nhựa nhám giả định trên bê tông, μ = 0,7
• Lực đẩy do quạt tạo ra, F = 16,08 N

Sử dụng phương trình hiển thị trong hình trên, giải lực tạo ra bởi sự chênh lệch áp suất, P = 11,22 N

Giá trị này là lực bám dính mà quạt phải tạo ra để cho phép robot ở trên tường.

Mô hình chất lỏng

Các biến như sau:

• Thay đổi áp suất (sử dụng P từ mô hình cơ học và diện tích của buồng chân không) Δp = 0,613 kPa
• Tỷ trọng của chất lỏng (không khí), ⍴ = 1000 kg / m ^ 3
• Hệ số ma sát của bề mặt,? = 0,7
• Bán kính bên trong của buồng chân không, r_i = 3,0 in = 0,0762 m
• Bán kính ngoài của buồng chân không, r_o = 3,25 in = 0,0826
• Khe hở, h = 5 mm

Sử dụng phương trình hiển thị ở trên, giải quyết tốc độ dòng chảy theo thể tích, Q = 42 L / phút

Đây là tốc độ dòng chảy yêu cầu mà quạt phải tạo ra để tạo ra sự chênh lệch áp suất cần thiết. Quạt được chọn đáp ứng yêu cầu này.

Bước 2: Tạo cơ sở

Sợi thủy tinh nhanh chóng trở thành một vật liệu thiết yếu trong việc xây dựng cơ sở. Nó không tốn kém và khá dễ sử dụng cũng như cực kỳ nhẹ, điều này rất quan trọng đối với ứng dụng.

Bước đầu tiên trong việc tạo cơ sở này là đo lường nó. Đối với ứng dụng của chúng tôi, chúng tôi đã sử dụng kích thước 8 "x 8". Vật liệu hiển thị trong các hình trên được gọi là E-glass. Nó khá rẻ và có thể có số lượng lớn. Khi đo, điều quan trọng là phải cung cấp thêm 2 inch để đảm bảo có đủ lượng vật liệu để cắt thành hình dạng mong muốn.

Thứ hai, cố định một thứ gì đó có thể được sử dụng để tạo sợi thủy tinh thành một bề mặt nhẵn, đồng đều; đối với điều này, nhóm nghiên cứu đã sử dụng một tấm kim loại lớn. Trước khi bắt đầu quá trình đóng rắn, dụng cụ phải được chuẩn bị. Một công cụ có thể là bất kỳ bề mặt phẳng lớn nào.

Bắt đầu bằng cách quấn keo dính hai mặt, tốt nhất là hình vuông, kích thước lớn tùy thích. Tiếp theo, chuẩn bị một sợi tóc và đặt các mảnh sợi thủy tinh đã cắt khô lên trên nó. Chuyển tất cả các mục vào công cụ.

Lưu ý: bạn có thể xếp chồng các mảnh sợi thủy tinh đã cắt để tăng thêm độ dày cho sản phẩm cuối cùng của mình.

Tiếp theo: bạn muốn trộn đúng cách nhựa và chất xúc tác của nó, mỗi loại nhựa đều khác nhau và sẽ yêu cầu hướng dẫn sử dụng để trộn đúng các phần với chất xúc tác của nó. Đổ nhựa thông lên khắp kính cho đến khi tất cả các phần khô của kính được làm ướt bằng nhựa thông. Tiếp theo, cắt bỏ phần sợi thừa. Sau khi hoàn thành, bạn hãy dán thêm một miếng phim khác và sau đó là một miếng vải sợi thủy tinh bao phủ toàn bộ sản phẩm. Sau đó, thêm một miếng vải thông hơi.

Bây giờ là lúc để bao phủ toàn bộ hoạt động bằng một bọc nhựa. Nhưng trước khi điều này có thể xảy ra, một thiết bị vi phạm phải được thêm vào. Thiết bị này sẽ nằm bên dưới lớp nhựa để cho phép bơm chân không vào.

Gỡ bỏ lớp keo dán bảo vệ lớp vỏ màu nâu và ấn nắp nhựa xuống để nó là chất kết dính tạo nên một con dấu kín chân không trong hình vuông. Tiếp theo khoét một lỗ ở giữa dụng cụ bên dưới để có thể nối ống mềm. Bật máy hút để loại bỏ không khí tạo bề mặt phẳng và sản phẩm được ghép lại với nhau.

Bước 3: Tính di động của Robot

Để có được robot di chuyển lên và xuống tường, chúng tôi quyết định sử dụng các rãnh xe tăng từ một bộ xe tăng Arduino tương đối rẻ. Bộ dụng cụ này bao gồm tất cả các công cụ và dây buộc cần thiết để cố định đường ray và động cơ. Khung kim loại đen được cắt để tạo giá đỡ; điều này đã được thực hiện để giảm số lượng ốc vít bổ sung, vì tất cả những thứ cần thiết đã được bao gồm.

Hướng dẫn bên dưới sẽ cho biết cách cắt dấu ngoặc:

• Dùng thước để đánh dấu điểm chính giữa của khung
• Vẽ một đường ngang và dọc qua tâm
• Cẩn thận cắt dọc theo những đường này, tốt nhất là bằng cưa vòng hoặc lưỡi cắt kim loại khác
• Sử dụng một viên đá mài để loại bỏ bất kỳ cạnh sắc nào

Các dấu ngoặc đã hoàn thành được hiển thị trong bước sau.

Bước 4: Gắn giá đỡ cho Đường xe tăng

Bắt đầu bằng cách đánh dấu các đường trung tâm trên tấm sợi thủy tinh; đây sẽ là tài liệu tham khảo. Sử dụng mũi khoan 1/8 , cắt các lỗ sau; tất cả các giá đỡ phải bằng phẳng với cạnh ngoài của rô bốt như hình minh họa.

Lỗ đầu tiên cần được đánh dấu phải cách đường tâm 2 "như hình minh họa

Lỗ thứ hai phải cách dấu trước đó 1"

Quá trình này nên được phản chiếu qua trung tâm

Lưu ý: Giá đỡ bao gồm các lỗ bổ sung; chúng có thể được đánh dấu và khoan để được hỗ trợ thêm.

Bước 5: Xây dựng và gắn kết các tuyến đường

Bắt đầu bằng cách lắp ráp các ổ trục và bánh răng bằng các bộ phận được cung cấp; hướng dẫn được bao gồm trong bộ. Các đường ray nên được kéo chặt để tránh trượt khỏi bánh răng; quá căng có thể làm cho sợi thủy tinh bị cong vênh.

Bước 6: Lắp Quạt vào Khung máy

Bắt đầu bằng cách cắt một lỗ có đường kính 3 ở giữa tấm sợi thủy tinh. Điều này có thể được thực hiện theo nhiều cách khác nhau, chẳng hạn như cưa lỗ hoặc khoan lỗ. Sau khi hoàn thành lỗ, hãy đặt quạt lên trên lỗ như hình minh họa và cố định bằng một số loại chất kết dính hoặc epoxy.

Bước 7: Mã hóa

Các bộ vi điều khiển mà chúng tôi đã sử dụng đều là các thành phần Arduino.

Bo mạch Arduino Uno = 2

Dây nhảy từ nam đến nữ = 20

Dây nhảy nam sang nam = 20

Trình điều khiển động cơ L2989n = 1

nrf24l01 = 2 (Thiết bị liên lạc không dây của chúng tôi)

nrf24l01 = 2 (Bộ điều hợp giúp cài đặt dễ dàng hơn)

Sơ đồ nối dây cho thấy kết nối thích hợp mà chúng tôi đã sử dụng và mã đi kèm với nó.

Bước 8: Sơ đồ dây

Bước 9: Chế tạo Robot

Sau khi phần đế và bệ được chế tạo, bước cuối cùng là lắp tất cả các bộ phận lại với nhau.

Yếu tố quan trọng nhất là phân bổ trọng lượng, pin rất nặng nên chỉ để ở một bên. Các thành phần khác phải được đặt có mục đích để chống lại trọng lượng của pin.

Đặt các thiết bị điện tử vào một góc ở giữa động cơ là điều quan trọng để đảm bảo các dây nối với động cơ mà không cần sử dụng thêm dây.

Kết nối cuối cùng là pin và ESG với quạt, bước này rất quan trọng. Đảm bảo rằng pin và ESG được kết nối chính xác với cả hai mặt tích cực kết nối với nhau. Nếu chúng không được kết nối đúng cách, bạn có nguy cơ làm nổ cầu chì và phá hủy pin và quạt.

Tôi đã dán các bộ phận điện tử của bộ điều khiển trên một bảng điều khiển để giữ cho có tổ chức, nhưng bộ phận đó không phải là điều cần thiết.