Robô de escalada de parede: 9 etapas

2024 Autor: John Day | [email protected]. Última modificação: 2024-01-30 11:35

O robô de escalada de paredes serve para fornecer uma inspeção alternativa para paredes através do uso de sistemas mecânicos e elétricos. O robô oferece uma alternativa às despesas e aos perigos de contratar humanos para inspecionar paredes em alturas elevadas. O robô será capaz de fornecer feed e armazenamento ao vivo para documentação das inspeções via bluetooth. Junto com o aspecto de inspeção do robô, ele poderá ser controlado por meio de transmissores e receptores. Através do uso de um ventilador que produz impulso e sucção permite que o robô suba perpendicularmente a uma superfície.

Suprimentos

Base e tampa:

- Fibra de vidro: usada para fazer o chassi

- Resina: Usado com fibra de vidro para fazer o chassi

Robô:

- Kit de tanque do robô OTTFF: esteiras do tanque e suportes do motor

- Motor DC (2): usado para controlar o movimento do robô

- Impulsor e conectores: Produz fluxo de ar para manter o robô na parede

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

Elétrico:

- Arduino: placa de circuito e software para codificação do ventilador, motores e sinal sem fio

- Joystick: usado para controlar os motores DC para conduzir o robô

- Receptor WIFI: Lê dados do transceptor e os retransmite por meio do Arduino para os motores

- Transceptor WIFI: grava dados do joystick e os envia para o receptor em um longo alcance

- Conectores fêmea e macho: Usados para conectar os componentes elétricos

- Antenas WIFI: usadas para aumentar o sinal de conexão e a distância para o transceptor e o receptor

- Bateria LiPo HobbyStar: usada para alimentar o ventilador e outros possíveis componentes elétricos

Etapa 1: Compreendendo a teoria

Para entender melhor a seleção do equipamento, é melhor primeiro discutir a teoria por trás do Robô de Escalada de Parede.

Existem várias suposições que devem ser feitas:

• O robô está operando em uma parede de concreto seco.
• O ventilador está operando com potência total.
• O corpo do robô permanece completamente rígido durante a operação.
• Fluxo de ar constante através do ventilador

Modelo Mecânico

As variáveis são as seguintes:

• Distância entre o centro de massa e a superfície, H = 3 in = 0,0762 m
• Metade do comprimento do robô, R = 7 pol = 0,1778 m
• Peso do robô, G = 14,7 N
• Coeficiente de atrito estático - plástico bruto assumido no concreto, μ = 0,7
• Impulso gerado pelo ventilador, F = 16,08 N

Usando a equação mostrada na imagem acima, resolva para a força gerada pela diferença de pressão, P = 11,22 N

Este valor é a força de adesão que deve ser gerada pelo ventilador para permitir que o robô permaneça na parede.

Modelo de Fluido

As variáveis são as seguintes:

• Mudança na pressão (usando P do modelo mecânico e a área da câmara de vácuo) Δp = 0,613 kPa
• Densidade de fluido (ar), ⍴ = 1000 kg / m ^ 3
• Coeficiente de atrito da superfície,? = 0,7
• Raio interno da câmara de vácuo, r_i = 3,0 pol = 0,0762 m
• Raio externo da câmara de vácuo, r_o = 3,25 pol = 0,0826
• Folga, h = 5 mm

Usando a equação mostrada acima, resolva para a taxa de fluxo volumétrico, Q = 42 L / min

Esta é a taxa de fluxo necessária que o ventilador deve produzir para gerar a diferença de pressão necessária. O ventilador escolhido atende a esse requisito.

Etapa 2: Criação da base

A fibra de vidro rapidamente se tornou um material essencial na construção da base. É barato e bastante fácil de trabalhar, além de ser extremamente leve, o que é muito importante para a aplicação.

O primeiro passo para criar essa base é medi-la. Para nossa aplicação, usamos uma dimensão de 8 "x 8". O material mostrado nas fotos acima é conhecido como E-glass. É bastante barato e pode vir em grandes quantidades. Ao medir, é importante fornecer mais 2 polegadas extras para garantir que haja uma grande quantidade de material para cortar no formato desejado.

Em segundo lugar, prenda algo que possa ser usado para transformar a fibra de vidro em uma superfície lisa e uniforme; para isso, a equipe usou uma grande placa de metal. Antes de iniciar o processo de cura, a ferramenta deve ser preparada. Uma ferramenta pode ser qualquer grande superfície plana.

Comece embrulhando um adesivo dupla-face, de preferência em forma de quadrado, do tamanho que você precisar. Em seguida, prepare um filamento e coloque os pedaços de fibra de vidro cortados a seco sobre ele. Transfira todos os itens para a ferramenta.

Nota: você pode empilhar os pedaços cortados de fibra de vidro para adicionar espessura ao seu produto final.

A seguir: você deseja misturar adequadamente a resina e seu catalisador, cada resina é diferente e exigirá que o manual do usuário misture adequadamente as porções com seu catalisador. Despeje a resina sobre o vidro até que todas as partes secas do vidro estejam umedecidas com resina. Em seguida, corte qualquer excesso de filamento. Feito isso, acrescente outro pedaço de filme e, em seguida, um pano de fibra de vidro que cubra todo o produto. Depois, adicione um pano de respiro.

Agora é hora de cobrir toda a operação com um filme plástico. Mas antes que isso possa ocorrer, um dispositivo de violação deve ser adicionado. Este dispositivo ficará embaixo do plástico para permitir que uma bomba de vácuo seja adicionada.

Remova a capa protetora marrom do adesivo e pressione a capa de plástico para baixo para que o adesivo faça uma vedação à prova de vácuo no quadrado. Em seguida, corte um orifício no centro da ferramenta, por baixo, para que uma mangueira possa ser conectada. Ligue o vácuo para remover o ar, tornando uma superfície plana e um produto bem montado.

Etapa 3: mobilidade do robô

Para fazer o robô se mover para cima e para baixo na parede, decidimos usar esteiras de tanque de um kit de tanque Arduino relativamente barato. Este kit incluiu todas as ferramentas e fixadores necessários para proteger as esteiras e motores. O chassi de metal preto foi cortado para criar suportes de montagem; isso foi feito para reduzir a quantidade de fixadores adicionais, já que todos os necessários foram incluídos.

As instruções abaixo mostrarão como os colchetes foram cortados:

• Use uma régua para marcar o ponto central do chassi
• Desenhe uma linha horizontal e vertical no centro
• Corte cuidadosamente ao longo dessas linhas, de preferência com uma serra de fita ou outra lâmina de corte de metal
• Use um rebolo para arredondar quaisquer arestas vivas

Os colchetes acabados são mostrados na etapa a seguir.

Etapa 4: suporte de montagem para esteiras de tanque

Comece marcando as linhas centrais na folha de fibra de vidro; estes serão a referência. Usando uma broca de 1/8 , corte os seguintes orifícios; todos os suportes devem estar alinhados com a borda externa do robô, conforme mostrado.

O primeiro orifício que precisa ser marcado deve estar a 2 "da linha central, conforme mostrado

O segundo buraco deve estar a 1 "da marca anterior

Este processo deve ser espelhado no centro

Observação: os suportes incluem orifícios adicionais; eles podem ser marcados e perfurados para suporte adicional.

Etapa 5: construir e montar trilhas

Comece montando os rolamentos e engrenagens usando as peças fornecidas; as instruções estão incluídas no kit. As esteiras devem ser bem esticadas para evitar escorregar das engrenagens; muita tensão pode causar deformações na fibra de vidro.

Etapa 6: instalar o ventilador no chassi

Comece cortando um orifício de 3 de diâmetro no centro da folha de fibra de vidro. Isso pode ser feito de várias maneiras diferentes, como uma serra copo ou dremel. Quando o orifício estiver concluído, coloque o ventilador sobre o orifício conforme mostrado e prenda com algum tipo de adesivo ou epóxi.

Etapa 7: codificação

Os microcontroladores que usamos são todos componentes do Arduino.

Placa Arduino Uno = 2

Fios de jumper macho para fêmea = 20

Fios de jumper macho para macho = 20

Motorista L2989n = 1

nrf24l01 = 2 (Nosso dispositivo de comunicação sem fio)

nrf24l01 = 2 (um adaptador que torna a instalação mais fácil)

O diagrama de fiação mostra a conexão adequada que usamos e o código que a acompanha.

Etapa 8: Diagrama de fio

Etapa 9: Construindo o Robô

Depois que a base e os degraus são construídos, a etapa final é colocar todas as peças juntas.

O fator mais importante é a distribuição do peso, a bateria é muito pesada então deve ficar de um lado só. Os outros componentes devem ser colocados propositalmente para compensar o peso da bateria.

Colocar a parte eletrônica em um canto no meio dos motores é importante para garantir que os fios atendam ao motor sem o uso de fios adicionais.

A conexão final é a bateria e ESG para o ventilador, esta etapa é muito importante. Certifique-se de que a bateria e o ESG estejam conectados corretamente com os dois lados positivos conectados um ao outro. Se eles não estiverem conectados corretamente, você corre o risco de queimar um fusível e destruir a bateria e o ventilador.

Gravei as peças eletrônicas do controlador em um painel para mantê-las organizadas, mas essa parte não é uma necessidade.