Robot grimpeur au mur : 9 étapes

2024 Auteur: John Day | [email protected]. Dernière modifié: 2024-01-30 09:06

Le robot grimpeur sert à fournir une inspection alternative des murs grâce à l'utilisation de systèmes mécaniques et électriques. Le robot offre une alternative aux dépenses et aux dangers liés à l'embauche d'humains pour inspecter les murs en hauteur. Le robot sera en mesure de fournir une alimentation en direct et un stockage pour la documentation des inspections via Bluetooth. En plus de l'aspect inspection du robot, il pourra être contrôlé via des émetteurs et des récepteurs. Grâce à l'utilisation d'un ventilateur produisant une poussée et une aspiration, le robot peut grimper perpendiculairement à une surface.

Fournitures

Base et couvercle:

- Fibre de verre: Utilisé pour fabriquer le châssis

- Résine: Utilisée avec de la fibre de verre pour fabriquer le châssis

Robot:

- Kit de réservoir robot OTTFF: bandes de roulement de réservoir et supports de moteur

- Moteur à courant continu (2): utilisé pour contrôler le mouvement du robot

- Turbine et connecteurs: produit un flux d'air pour maintenir le robot au mur

- ZTW Beatles 80A ESC avec SBEC 5.5V/5A 2-6S pour avion Rc (80A ESC avec connecteurs)

Électrique:

- Arduino: Circuit imprimé et logiciel pour le codage du ventilateur, des moteurs et du signal sans fil

- Joystick: Utilisé pour contrôler les moteurs à courant continu pour conduire le robot

- Récepteur WIFI: lit les données de l'émetteur-récepteur et les relaie via l'Arduino aux moteurs

- Émetteur-récepteur WIFI: Enregistre les données du joystick et les envoie au récepteur sur une longue portée

- Connecteurs femelle et mâle: Permettent de câbler les composants électriques

- Antennes WIFI: utilisées pour augmenter le signal de connexion et la distance pour l'émetteur-récepteur et le récepteur

- Batterie HobbyStar LiPo: Utilisée pour alimenter le ventilateur et d'autres composants électriques possibles

Étape 1: Comprendre la théorie

Pour mieux comprendre le choix de l'équipement, il est préférable de discuter d'abord de la théorie derrière le Wall Climbing Robot.

Il y a plusieurs hypothèses à faire:

• Le robot fonctionne sur un mur de béton sec.
• Le ventilateur fonctionne à pleine puissance.
• Le corps du robot reste complètement rigide pendant le fonctionnement.
• Flux d'air constant à travers le ventilateur

Modèle mécanique

Les variables sont les suivantes:

• Distance entre le centre de masse et la surface, H = 3 po = 0,0762 m
• La moitié de la longueur du robot, R = 7 po = 0,1778 m
• Poids du robot, G = 14,7 N
• Coefficient de frottement statique - plastique rugueux supposé sur béton, = 0,7
• Poussée générée par le ventilateur, F = 16,08 N

En utilisant l'équation montrée dans l'image ci-dessus, résolvez la force générée par la différence de pression, P = 11,22 N

Cette valeur est la force d'adhérence qui doit être générée par le ventilateur pour permettre au robot de rester sur le mur.

Modèle fluide

Les variables sont les suivantes:

• Changement de pression (en utilisant P du modèle mécanique et la surface de la chambre à vide) Δp = 0,613 kPa
• Densité du fluide (air), ⍴ = 1000 kg/m^3
• Coefficient de frottement de la surface, ? = 0,7
• Rayon intérieur de la chambre à vide, r_i = 3,0 in = 0,0762 m
• Rayon extérieur de la chambre à vide, r_o = 3,25 in = 0,0826
• Dégagement, h = 5 mm

En utilisant l'équation ci-dessus, résolvez le débit volumétrique, Q = 42 L/min

C'est le débit requis que le ventilateur doit produire pour générer la différence de pression nécessaire. Le ventilateur choisi répond à cette exigence.

Étape 2: Création de la base

La fibre de verre est rapidement devenue un matériau essentiel dans la construction de la base. Il est peu coûteux et assez facile à travailler, tout en étant extrêmement léger, ce qui est très important pour l'application.

La première étape de la création de cette base est de la mesurer. Pour notre application, nous avons utilisé une dimension de 8" x 8". Le matériau montré dans les images ci-dessus est connu sous le nom de verre E. Il est assez bon marché et peut venir en grande quantité. Lors de la mesure, il est important de fournir plus de 2 pouces supplémentaires pour s'assurer qu'il y a une quantité suffisante de matériau à couper dans la forme souhaitée.

Deuxièmement, fixez quelque chose qui peut être utilisé pour former la fibre de verre en une surface lisse et uniforme; pour cela, l'équipe a utilisé une grande plaque de métal. Avant de commencer le processus de durcissement, l'outil doit être préparé. Un outil peut être n'importe quelle grande surface plane.

Commencez par envelopper un adhésif double face, de préférence en forme de carré, aussi grand que nécessaire. Ensuite, préparez un filament et placez les morceaux de fibre de verre coupés à sec dessus. Transférez tous les éléments sur l'outil.

Remarque: vous pouvez empiler les morceaux de fibre de verre coupés pour ajouter de l'épaisseur à votre produit final.

Ensuite: vous voulez bien mélanger la résine et son catalyseur, chaque résine est différente et nécessitera le manuel d'utilisation pour bien mélanger les portions avec son catalyseur. Versez la résine sur le verre jusqu'à ce que toutes les parties sèches du verre soient mouillées de résine. Ensuite, coupez tout excès de filament. Après cela, ajoutez un autre morceau de film puis un chiffon en fibre de verre qui recouvre l'ensemble du produit. Ensuite, ajoutez un chiffon respirant.

Il est maintenant temps de couvrir toute l'opération avec une pellicule de plastique. Mais avant que cela ne se produise, un dispositif de brèche doit être ajouté. Cet appareil se placera sous le plastique pour permettre l'ajout d'une pompe à vide.

Retirez le couvercle de protection marron de l'adhésif et appuyez sur le couvercle en plastique pour que l'adhésif forme un joint étanche au vide dans le carré. Ensuite, découpez un trou au centre de l'outil en dessous afin qu'un tuyau puisse être connecté. Allumez l'aspirateur pour éliminer l'air et créer une surface plane et un produit bien assemblé.

Étape 3: Mobilité des robots

Pour que le robot se déplace de haut en bas du mur, nous avons décidé d'utiliser des bandes de roulement de réservoir à partir d'un kit de réservoir Arduino relativement bon marché. Ce kit comprenait tous les outils et fixations nécessaires pour sécuriser les chenilles et les moteurs. Le châssis en métal noir a été découpé pour créer des supports de montage; cela a été fait pour réduire la quantité de fixations supplémentaires, car toutes celles nécessaires étaient incluses.

Les instructions ci-dessous montreront comment les supports ont été coupés:

• Utilisez une règle pour marquer le point central du châssis
• Tracez une ligne horizontale et verticale passant par le centre
• Coupez soigneusement le long de ces lignes, de préférence avec une scie à ruban ou une autre lame de coupe en métal
• Utilisez une meule pour arrondir les arêtes vives

Les supports finis sont affichés à l'étape suivante.

Étape 4: Montez les supports pour les rails de char

Commencez par marquer les lignes centrales sur la feuille de fibre de verre; ceux-ci seront la référence. À l'aide d'un foret de 1/8 , découpez les trous suivants; tous les supports doivent être alignés avec le bord extérieur du robot, comme illustré.

Le premier trou qui doit être marqué doit être à 2" de la ligne centrale, comme indiqué

Le deuxième trou doit être à 1" de la marque précédente

Ce processus doit être reflété sur le centre

Remarque: les supports comprennent des trous supplémentaires; ceux-ci peuvent être marqués et percés pour un support supplémentaire.

Étape 5: Construire et monter des pistes

Commencez par assembler les roulements et les engrenages à l'aide des pièces fournies; les instructions sont incluses dans le kit. Les chenilles doivent être tendues pour éviter de glisser des engrenages; trop de tension peut déformer la fibre de verre.

Étape 6: Installez le ventilateur sur le châssis

Commencez par découper un trou de 3 de diamètre au centre de la feuille de fibre de verre. Cela peut être accompli de plusieurs manières différentes, comme une scie cloche ou un dremel. Une fois le trou terminé, placez le ventilateur sur le trou comme indiqué et fixez avec un certain type d'adhésif ou d'époxy.

Étape 7: Codage

Les microcontrôleurs que nous avons utilisés sont tous des composants Arduino.

Carte Arduino Uno = 2

Fils de liaison mâle à femelle = 20

Fils de liaison mâle à mâle = 20

Pilote de moteur L2989n = 1

nrf24l01 = 2 (Notre appareil de communication sans fil)

nrf24l01 = 2 (Un adaptateur qui facilite l'installation)

Le schéma de câblage montre la bonne connexion que nous avons utilisée et le code qui l'accompagne.

Étape 8: Schéma de câblage

Étape 9: Construire le robot

Une fois la base et les marches construites, la dernière étape consiste à assembler toutes les pièces.

Le facteur le plus important est la répartition du poids, la batterie est très lourde et devrait donc être d'un seul côté. Les autres composants doivent être placés à dessein pour contrer le poids de la batterie.

Il est important de placer l'électronique dans un coin au milieu des moteurs pour s'assurer que les fils rencontrent le moteur sans utiliser de fils supplémentaires.

La connexion finale est la batterie et l'ESG au ventilateur, cette étape est très importante. Assurez-vous que la batterie et l'ESG sont correctement connectés avec les deux côtés positifs connectés l'un à l'autre. S'ils ne sont pas correctement branchés, vous risquez de faire sauter un fusible et de détruire la batterie et le ventilateur.

J'ai collé les pièces électroniques du contrôleur sur un panneau pour rester organisé, mais cette partie n'est pas une nécessité.