หุ่นยนต์ปีนกำแพง: 9 ขั้นตอน

2024 ผู้เขียน: John Day | [email protected]. แก้ไขล่าสุด: 2024-01-30 13:03

หุ่นยนต์ปีนกำแพงทำหน้าที่ให้การตรวจสอบทางเลือกสำหรับผนังผ่านการใช้ระบบกลไกและระบบไฟฟ้า หุ่นยนต์เสนอทางเลือกแทนค่าใช้จ่ายและอันตรายจากการจ้างมนุษย์มาตรวจสอบกำแพงบนที่สูง หุ่นยนต์จะสามารถให้อาหารสดและการจัดเก็บเอกสารการตรวจสอบผ่านบลูทูธ นอกจากลักษณะการตรวจสอบของหุ่นยนต์แล้ว จะสามารถควบคุมผ่านเครื่องส่งและเครื่องรับได้ การใช้พัดลมทำให้เกิดแรงขับและการดูดช่วยให้หุ่นยนต์ปีนขึ้นไปในแนวตั้งฉากกับพื้นผิวได้

เสบียง

ฐานและปก:

- ไฟเบอร์กลาส: ใช้ทำแชสซีส์

- เรซิน: ใช้กับไฟเบอร์กลาสเพื่อทำโครงเครื่อง

หุ่นยนต์:

- ชุดถังหุ่นยนต์ OTTFF: ดอกยางและแท่นยึดมอเตอร์

- DC Motor (2): ใช้เพื่อควบคุมการเคลื่อนไหวของหุ่นยนต์

- ใบพัดและตัวเชื่อมต่อ: สร้างกระแสลมเพื่อให้หุ่นยนต์อยู่บนผนัง

- ZTW Beatles 80A ESC พร้อม SBEC 5.5V/5A 2-6S สำหรับเครื่องบิน Rc (80A ESC พร้อมขั้วต่อ)

ไฟฟ้า:

- Arduino: แผงวงจรและซอฟต์แวร์สำหรับเข้ารหัสพัดลม มอเตอร์ และสัญญาณไร้สาย

- จอยสติ๊ก: ใช้สำหรับควบคุมมอเตอร์กระแสตรงเพื่อขับเคลื่อนหุ่นยนต์

- ตัวรับสัญญาณ WIFI: อ่านข้อมูลจากตัวรับส่งสัญญาณและถ่ายทอดผ่าน Arduino ไปยังมอเตอร์

- WIFI Transceiver: บันทึกข้อมูลจากจอยสติ๊กและส่งไปยังเครื่องรับในระยะไกล

- ขั้วต่อตัวเมียและตัวผู้: ใช้สำหรับต่ออุปกรณ์ไฟฟ้า

- เสาอากาศ WIFI: ใช้เพื่อเพิ่มสัญญาณการเชื่อมต่อและระยะทางสำหรับตัวรับและส่งสัญญาณ

- HobbyStar LiPo Battery: ใช้สำหรับจ่ายไฟให้กับพัดลมและอุปกรณ์ไฟฟ้าอื่นๆ ที่เป็นไปได้

ขั้นตอนที่ 1: ทำความเข้าใจทฤษฎี

เพื่อให้เข้าใจการเลือกอุปกรณ์ดีขึ้น อันดับแรกควรหารือเกี่ยวกับทฤษฎีเบื้องหลังหุ่นยนต์ปีนกำแพง

มีข้อสันนิษฐานหลายประการที่ต้องทำ:

• หุ่นยนต์ทำงานบนกำแพงคอนกรีตแห้ง
• พัดลมทำงานเต็มกำลัง
• ร่างกายของหุ่นยนต์ยังคงแข็งอย่างสมบูรณ์ระหว่างการทำงาน
• กระแสลมคงที่ผ่านพัดลม

รุ่นเครื่องกล

ตัวแปรมีดังนี้:

• ระยะห่างระหว่างจุดศูนย์กลางมวลกับพื้นผิว H = 3 นิ้ว = 0.0762 m
• ครึ่งหนึ่งของความยาวของหุ่นยนต์ R = 7 นิ้ว = 0.1778 m
• น้ำหนักของหุ่นยนต์ G = 14.7 N
• ค่าสัมประสิทธิ์แรงเสียดทานสถิต - สันนิษฐานว่าเป็นพลาสติกหยาบบนคอนกรีต μ = 0.7
• แรงขับที่เกิดจากพัดลม F = 16.08 N

ใช้สมการที่แสดงในภาพด้านบน หาแรงที่เกิดจากความแตกต่างของแรงดัน

P = 11.22 น

ค่านี้เป็นแรงยึดเกาะที่พัดลมต้องสร้างขึ้นเพื่อให้หุ่นยนต์อยู่บนผนังได้

แบบจำลองของไหล

ตัวแปรมีดังนี้:

• การเปลี่ยนแปลงของแรงดัน (โดยใช้ P จากแบบจำลองทางกลและพื้นที่ของห้องสุญญากาศ) Δp = 0.613 kPa
• ความหนาแน่นของของไหล (อากาศ), ⍴ = 1000 kg/m^3
• ค่าสัมประสิทธิ์แรงเสียดทานของพื้นผิว ? = 0.7
• รัศมีภายในของห้องสุญญากาศ r_i = 3.0 นิ้ว = 0.0762 m
• รัศมีรอบนอกของห้องสุญญากาศ r_o = 3.25 นิ้ว = 0.0826
• ระยะห่าง h = 5 mm

ใช้สมการที่แสดงด้านบน หาอัตราการไหลเชิงปริมาตร

Q = 42 ลิตร/นาที

นี่คืออัตราการไหลที่ต้องการที่พัดลมต้องสร้างขึ้นเพื่อสร้างความแตกต่างของแรงดันที่จำเป็น พัดลมที่เลือกมีคุณสมบัติตรงตามข้อกำหนดนี้

ขั้นตอนที่ 2: การสร้างฐาน

ไฟเบอร์กลาสกลายเป็นวัสดุสำคัญในการสร้างฐานอย่างรวดเร็ว มีราคาไม่แพงและใช้งานได้ง่าย รวมทั้งมีน้ำหนักเบามาก ซึ่งเป็นสิ่งสำคัญมากสำหรับแอปพลิเคชัน

ขั้นตอนแรกในการสร้างฐานนี้คือการวัด สำหรับการใช้งานของเรา เราใช้ขนาด 8" x 8" วัสดุที่แสดงในภาพด้านบนเรียกว่า E-glass มันค่อนข้างถูกและสามารถมาในปริมาณมาก เมื่อทำการวัด สิ่งสำคัญคือต้องเพิ่ม 2 นิ้วขึ้นไปเพื่อให้แน่ใจว่ามีวัสดุเหลือเฟือที่จะตัดเป็นรูปร่างที่ต้องการ

ประการที่สอง ยึดสิ่งที่สามารถใช้ทำไฟเบอร์กลาสให้เป็นพื้นผิวที่เรียบสม่ำเสมอ สำหรับสิ่งนี้ทีมใช้แผ่นโลหะขนาดใหญ่ ก่อนเริ่มกระบวนการบ่มต้องเตรียมเครื่องมือ เครื่องมือสามารถเป็นพื้นผิวเรียบขนาดใหญ่ได้

เริ่มต้นด้วยการห่อด้วยกาวสองหน้า ควรให้เป็นรูปสี่เหลี่ยมจัตุรัส ให้ใหญ่เท่าที่คุณต้องการ ถัดไปเตรียมไส้หลอดและวางชิ้นไฟเบอร์กลาสแบบแห้งไว้ด้านบน โอนรายการทั้งหมดไปยังเครื่องมือ

หมายเหตุ: คุณสามารถวางชิ้นไฟเบอร์กลาสที่ตัดแล้วซ้อนกันเพื่อเพิ่มความหนาให้กับผลิตภัณฑ์ขั้นสุดท้ายของคุณได้

ถัดไป: คุณต้องการผสมเรซินและตัวเร่งปฏิกิริยาอย่างเหมาะสม เรซินแต่ละชนิดมีความแตกต่างกัน และจะต้องใช้คู่มือผู้ใช้ในการผสมส่วนต่างๆ กับตัวเร่งปฏิกิริยาอย่างเหมาะสม เทเรซินลงบนกระจกจนส่วนที่แห้งทั้งหมดของแก้วเปียกด้วยเรซิน ถัดไปตัดเส้นใยส่วนเกินออก เสร็จแล้วก็ติดฟิล์มอีกแผ่นแล้วตามด้วยผ้าใยแก้วที่คลุมผลิตภัณฑ์ทั้งหมด หลังจากนั้นให้เพิ่มผ้าระบายอากาศ

ตอนนี้ได้เวลาปิดการทำงานทั้งหมดด้วยพลาสติกแรป แต่ก่อนหน้านั้นจะต้องเพิ่มอุปกรณ์เจาะเข้าไป อุปกรณ์นี้จะอยู่ใต้พลาสติกเพื่อให้สามารถเพิ่มปั๊มสุญญากาศได้

ถอดฝาครอบสีน้ำตาลป้องกันกาวออกแล้วกดฝาพลาสติกลงเพื่อให้กาวทำผนึกแน่นสุญญากาศในสี่เหลี่ยม ถัดไป ให้เจาะรูตรงกลางเครื่องมือด้านล่างเพื่อให้สามารถต่อสายยางได้ เปิดเครื่องดูดฝุ่นเพื่อไล่อากาศออกทำให้พื้นผิวเรียบและสินค้าที่ประกอบเข้ากันดี

ขั้นตอนที่ 3: การเคลื่อนที่ของหุ่นยนต์

เพื่อให้หุ่นยนต์เคลื่อนที่ขึ้นและลงผนังได้ เราตัดสินใจใช้ดอกยางจากชุดถัง Arduino ที่มีราคาค่อนข้างถูก ชุดนี้รวมเครื่องมือและตัวยึดทั้งหมดที่จำเป็นสำหรับการยึดรางและมอเตอร์ ตัวเครื่องโลหะสีดำถูกตัดเพื่อสร้างขายึด สิ่งนี้ทำเพื่อลดปริมาณของรัดเพิ่มเติม เนื่องจากรวมทุกอย่างที่จำเป็นแล้ว

คำแนะนำด้านล่างจะแสดงให้เห็นว่าวงเล็บถูกตัดอย่างไร:

• ใช้ไม้บรรทัดทำเครื่องหมายจุดกึ่งกลางของโครงเครื่อง
• ลากเส้นแนวนอนและแนวตั้งผ่านจุดกึ่งกลาง
• ตัดตามแนวเหล่านี้อย่างระมัดระวัง ควรใช้เลื่อยสายพานหรือใบตัดโลหะอื่นๆ
• ใช้ล้อเจียรปัดขอบคมต่างๆ

วงเล็บที่เสร็จแล้วจะแสดงในขั้นตอนต่อไปนี้

ขั้นตอนที่ 4: Mount Brackets สำหรับ Tank Tracks

เริ่มต้นด้วยการทำเครื่องหมายเส้นกึ่งกลางบนแผ่นไฟเบอร์กลาส สิ่งเหล่านี้จะเป็นข้อมูลอ้างอิง ใช้ดอกสว่านขนาด 1/8 ตัดรูต่อไปนี้ วงเล็บทั้งหมดต้องชิดขอบด้านนอกของหุ่นยนต์ตามที่แสดง

รูแรกที่ต้องทำเครื่องหมายควรอยู่ห่างจากเส้นกึ่งกลาง 2 นิ้วดังภาพ

หลุมที่สองควรเป็น 1" จากเครื่องหมายก่อนหน้า

กระบวนการนี้ควรถูกมิเรอร์เหนือศูนย์กลาง

หมายเหตุ: วงเล็บมีรูเพิ่มเติม สิ่งเหล่านี้สามารถทำเครื่องหมายและเจาะออกเพื่อรับการสนับสนุนเพิ่มเติม

ขั้นตอนที่ 5: สร้างและติดตั้งแทร็ก

เริ่มต้นด้วยการประกอบแบริ่งและเกียร์โดยใช้ชิ้นส่วนที่จัดมาให้ คำแนะนำรวมอยู่ในชุด ควรดึงรางให้แน่นเพื่อหลีกเลี่ยงการลื่นไถลจากเกียร์ แรงตึงมากเกินไปอาจทำให้ไฟเบอร์กลาสบิดเบี้ยวได้

ขั้นตอนที่ 6: ติดตั้ง Fan ไปที่ Chassis

เริ่มต้นด้วยการตัดรูขนาดเส้นผ่านศูนย์กลาง 3 นิ้วที่กึ่งกลางแผ่นไฟเบอร์กลาส ซึ่งสามารถทำได้หลายวิธี เช่น เลื่อยเจาะรูหรือเดรเมล เมื่อเจาะรูเสร็จแล้ว ให้วางพัดลมไว้เหนือรูดังที่แสดงไว้และยึดด้วย กาวบางชนิดหรืออีพ็อกซี่

ขั้นตอนที่ 7: การเข้ารหัส

ไมโครคอนโทรลเลอร์ที่เราใช้นั้นเป็นส่วนประกอบ Arduino ทั้งหมด

บอร์ด Arduino Uno = 2

สายจัมเปอร์ชายกับหญิง = 20

สายจัมเปอร์ชายกับชาย = 20

ตัวขับมอเตอร์ L2989n = 1

nrf24l01 = 2 (อุปกรณ์สื่อสารไร้สายของเรา)

nrf24l01 = 2 (อแดปเตอร์ที่ทำให้การติดตั้งง่ายขึ้น)

แผนภาพการเดินสายแสดงการเชื่อมต่อที่เหมาะสมที่เราใช้และรหัสที่เข้ากันได้

ขั้นตอนที่ 8: Wire Diagram

ขั้นตอนที่ 9: การสร้างหุ่นยนต์

หลังจากสร้างฐานและดอกยางแล้ว ขั้นตอนสุดท้ายคือการประกอบชิ้นส่วนทั้งหมดเข้าด้วยกัน

ปัจจัยที่สำคัญที่สุดคือ การกระจายน้ำหนัก แบตเตอรี่หนักมาก ควรอยู่ด้านเดียว ควรวางส่วนประกอบอื่นๆ อย่างตั้งใจเพื่อถ่วงน้ำหนักของแบตเตอรี่

การวางอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ไว้ที่มุมหนึ่งตรงกลางมอเตอร์เป็นสิ่งสำคัญเพื่อให้แน่ใจว่าสายไฟมาบรรจบกับมอเตอร์โดยไม่ต้องใช้สายไฟเพิ่มเติม

การเชื่อมต่อขั้นสุดท้ายคือแบตเตอรี่และ ESG กับพัดลม ขั้นตอนนี้สำคัญมาก ตรวจสอบให้แน่ใจว่าเชื่อมต่อแบตเตอรี่และ ESG อย่างถูกต้องโดยให้ขั้วบวกทั้งสองข้างเชื่อมต่อกัน หากไม่ได้เชื่อมต่ออย่างถูกต้อง คุณอาจเสี่ยงที่จะเป่าฟิวส์และทำให้แบตเตอรี่และพัดลมเสียหาย

ฉันติดเทปชิ้นส่วนอิเล็กทรอนิกส์ของตัวควบคุมไว้บนแผงควบคุมเพื่อจัดระเบียบ แต่ส่วนนั้นไม่จำเป็น