روبوت تسلق الجدار: 9 خطوات

2024 مؤلف: John Day | [email protected]. آخر تعديل: 2024-01-30 07:37

يعمل روبوت تسلق الجدار على توفير فحص بديل للجدران من خلال استخدام الأنظمة الميكانيكية والكهربائية. يقدم الروبوت بديلاً عن حساب ومخاطر توظيف البشر لتفقد الجدران على ارتفاعات عالية. سيكون الروبوت قادرًا على توفير تغذية مباشرة وتخزين لتوثيق عمليات التفتيش عبر البلوتوث. إلى جانب جانب فحص الروبوت ، سيكون من الممكن التحكم فيه من خلال أجهزة الإرسال والاستقبال. من خلال استخدام مروحة تنتج قوة دفع وشفط يسمح للروبوت بالصعود بشكل عمودي على السطح.

اللوازم

غطاء القاعدة:

- الألياف الزجاجية: تستخدم لصنع الهيكل

- الراتنج: يستخدم مع الألياف الزجاجية لصنع الهيكل

إنسان آلي:

- طقم خزان الروبوت OTTFF: مداس الخزان وحوامل المحرك

- DC Motor (2): يستخدم للتحكم في حركة الروبوت

- المكره والموصلات: ينتج تدفق هواء لإبقاء الروبوت على الحائط

- ZTW Beatles 80A ESC مع SBEC 5.5V / 5A 2-6S لطائرة RC (80A ESC مع موصلات)

الكهرباء:

- Arduino: لوحة دوائر كهربائية وبرامج لتشفير المروحة والمحركات والإشارة اللاسلكية

- عصا التحكم: تستخدم للتحكم في محركات التيار المستمر لقيادة الروبوت

- مستقبل WIFI: يقرأ البيانات من جهاز الإرسال والاستقبال وينقلها عبر Arduino إلى المحركات

- WIFI Transceiver: يسجل البيانات من عصا التحكم ويرسلها إلى جهاز الاستقبال عبر مدى طويل

- موصلات ذكر وأنثى: تستخدم لتوصيل المكونات الكهربائية

- هوائيات WIFI: تستخدم لزيادة إشارة الاتصال والمسافة لجهاز الإرسال والاستقبال

- بطارية HobbyStar LiPo: تُستخدم لتشغيل المروحة والمكونات الكهربائية الأخرى الممكنة

الخطوة الأولى: فهم النظرية

لفهم اختيار المعدات بشكل أفضل ، من الأفضل أولاً مناقشة النظرية الكامنة وراء روبوت تسلق الجدار.

هناك العديد من الافتراضات التي يجب القيام بها:

• الروبوت يعمل على جدار خرساني جاف.
• المروحة تعمل بكامل طاقتها.
• يظل جسم الروبوت صلبًا تمامًا أثناء العملية.
• تدفق هواء ثابت عبر المروحة

النموذج الميكانيكي

المتغيرات هي كما يلي:

• المسافة بين مركز الكتلة والسطح ، H = 3 بوصة = 0.0762 م
• نصف طول الروبوت ، R = 7 بوصة = 0.1778 م
• وزن الروبوت ، G = 14.7 نيوتن
• معامل الاحتكاك الساكن - يفترض أن البلاستيك الخام على الخرسانة ، μ = 0.7
• الدفع الناتج عن المروحة ، F = 16.08 N

باستخدام المعادلة الموضحة في الصورة أعلاه ، قم بحل القوة الناتجة عن فرق الضغط ،

ف = 11.22 شمال

هذه القيمة هي قوة الالتصاق التي يجب أن تولدها المروحة للسماح للروبوت بالبقاء على الحائط.

نموذج السوائل

المتغيرات هي كما يلي:

• التغيير في الضغط (باستخدام P من النموذج الميكانيكي ومنطقة غرفة التفريغ) Δp = 0.613 كيلو باسكال
• كثافة السوائل (الهواء) ، ⍴ = 1000 كجم / م ^ 3
• معامل الاحتكاك للسطح؟ = 0.7
• نصف القطر الداخلي لغرفة التفريغ ، r_i = 3.0 بوصة = 0.0762 م
• نصف القطر الخارجي لغرفة التفريغ ، r_o = 3.25 بوصة = 0.0826
• الخلوص ، ح = 5 مم

باستخدام المعادلة الموضحة أعلاه ، حل معدل التدفق الحجمي ،

س = 42 لتر / دقيقة

هذا هو معدل التدفق المطلوب الذي يجب أن تنتجه المروحة لتوليد فرق الضغط الضروري. المروحة المختارة تلبي هذا المطلب.

الخطوة 2: إنشاء القاعدة

سرعان ما أصبحت الألياف الزجاجية مادة أساسية في بناء القاعدة. إنه غير مكلف وسهل العمل به إلى حد ما ، فضلاً عن كونه خفيف الوزن للغاية ، وهو أمر مهم جدًا للتطبيق.

الخطوة الأولى في إنشاء هذه القاعدة هي قياسها. بالنسبة لتطبيقنا ، استخدمنا بعدًا 8 "× 8". تُعرف المادة الموضحة في الصور أعلاه بالزجاج الإلكتروني. إنها رخيصة إلى حد ما ويمكن أن تأتي بكميات كبيرة. عند القياس ، من المهم توفير 2+ بوصات إضافية لضمان وجود كمية كافية من المواد لتقطيعها بالشكل المطلوب.

ثانيًا ، قم بتأمين شيء يمكن استخدامه لتشكيل الألياف الزجاجية إلى سطح أملس ومستوٍ ؛ لهذا استخدم الفريق صفيحة معدنية كبيرة. قبل البدء في عملية المعالجة ، يجب تحضير الأداة. يمكن أن تكون الأداة أي سطح مستو كبير.

ابدأ بلف مادة لاصقة على الوجهين ، ويفضل أن تكون على شكل مربع ، بالقدر الذي تريده. بعد ذلك ، قم بإعداد خيوط وضع القطع الجافة من الألياف الزجاجية فوقه. انقل جميع العناصر إلى الأداة.

ملاحظة: يمكنك تكديس القطع المقطوعة من الألياف الزجاجية لإضافة سمك لمنتجك النهائي.

التالي: تريد خلط الراتينج ومحفزه بشكل صحيح ، كل راتينج مختلف وسيتطلب دليل المستخدم لخلط الأجزاء بشكل صحيح مع المحفز. صب الراتينج على الزجاج حتى تتبلل جميع الأجزاء الجافة من الزجاج بالراتنج. قم بعد ذلك بقطع أي خيوط زائدة. بعد ذلك ، أضف قطعة أخرى من الفيلم ثم قطعة قماش من الألياف الزجاجية تغطي المنتج بالكامل. بعد ذلك ، أضف قطعة قماش للتنفس.

حان الوقت الآن لتغطية العملية برمتها بغلاف بلاستيكي. ولكن قبل حدوث ذلك ، يجب إضافة جهاز خرق. سيوضع هذا الجهاز أسفل البلاستيك للسماح بإضافة مضخة تفريغ.

قم بإزالة الغطاء البني الواقي من المواد اللاصقة واضغط على الغطاء البلاستيكي لأسفل حتى يصبح اللاصق محكم الإغلاق في المربع. بعد ذلك ، قم بقطع فتحة في وسط الأداة الموجودة أسفلها بحيث يمكن توصيل الخرطوم. قم بتشغيل المكنسة الكهربائية لإزالة الهواء مما يجعل سطحًا مستوًا ومنتجًا جيدًا.

الخطوة الثالثة: تنقل الروبوت

لجعل الروبوت يتحرك لأعلى ولأسفل الجدار ، قررنا استخدام مداس الخزان من مجموعة دبابات Arduino الرخيصة نسبيًا. تضمنت هذه المجموعة جميع الأدوات والمثبتات اللازمة لتأمين المسارات والمحركات. تم قطع الهيكل المعدني الأسود لإنشاء أقواس تثبيت ؛ تم القيام بذلك لتقليل كمية السحابات الإضافية ، حيث تم تضمين كل العناصر المطلوبة.

ستوضح الإرشادات أدناه كيفية قطع الأقواس:

• استخدم مسطرة لتحديد النقطة المركزية للهيكل
• ارسم خطًا أفقيًا وعموديًا عبر المركز
• قطع بعناية على طول هذه الخطوط ، ويفضل أن يكون ذلك بمنشار شريطي أو شفرة قطع معدنية أخرى
• استخدم عجلة طحن حول أي حواف حادة

يتم عرض الأقواس النهائية في الخطوة التالية.

الخطوة 4: تثبيت الأقواس لمسارات الخزان

ابدأ بوضع علامات على خطوط المركز على لوح الألياف الزجاجية ؛ ستكون هذه هي المرجع. باستخدام مثقاب 1/8 بوصة ، قم بقطع الثقوب التالية ؛ يجب أن تكون جميع الأقواس محاطة بالحافة الخارجية للروبوت كما هو موضح.

يجب أن تكون الفتحة الأولى التي يجب تعليمها على بعد 2 "من خط الوسط كما هو موضح

يجب أن تكون الفتحة الثانية 1 "من العلامة السابقة

يجب أن تنعكس هذه العملية على المركز

ملاحظة: تتضمن الأقواس ثقوبًا إضافية ؛ يمكن تمييزها وتثبيتها للحصول على دعم إضافي.

الخطوة 5: إنشاء المسارات وتركيبها

ابدأ بتجميع المحامل والتروس باستخدام الأجزاء المتوفرة ؛ التعليمات مدرجة في المجموعة. يجب شد الجنزير بإحكام لتجنب الانزلاق من التروس ؛ قد يتسبب التوتر الشديد في تشوه الألياف الزجاجية.

الخطوة 6: قم بتثبيت المروحة على الهيكل

ابدأ بقطع ثقب بقطر 3 بوصات في وسط لوح الألياف الزجاجية. ويمكن تحقيق ذلك بعدة طرق مختلفة ، مثل منشار الثقب أو دريميل. بمجرد اكتمال الثقب ، ضع المروحة فوق الفتحة كما هو موضح وثبتها باستخدام نوع من المواد اللاصقة أو الايبوكسي.

الخطوة 7: البرمجة

المتحكمات الدقيقة التي استخدمناها كلها مكونات اردوينو.

لوحة Arduino Uno = 2

سلك توصيل من ذكر إلى أنثى = 20

ذكر إلى ذكر أسلاك العبور = 20

سائق المحرك L2989n = 1

nrf24l01 = 2 (جهاز الاتصال اللاسلكي الخاص بنا)

nrf24l01 = 2 (محول يجعل التثبيت أسهل)

يوضح مخطط الأسلاك الاتصال الصحيح الذي استخدمناه والرمز الذي يتماشى معه.

الخطوة 8: مخطط الأسلاك

الخطوة التاسعة: بناء الروبوت

بعد بناء القاعدة والمداسات ، فإن الخطوة الأخيرة هي تجميع جميع الأجزاء معًا.

العامل الأكثر أهمية هو توزيع الوزن ، فالبطارية ثقيلة جدًا لذا يجب أن تكون في جانب واحد فقط. يجب وضع المكونات الأخرى بشكل هادف لمواجهة وزن البطارية.

يعد وضع الإلكترونيات في أحد الأركان في منتصف المحركات أمرًا مهمًا لضمان تلبية الأسلاك للمحرك دون استخدام أسلاك إضافية.

التوصيل النهائي هو البطارية و ESG بالمروحة ، هذه الخطوة مهمة للغاية. تأكد من توصيل البطارية و ESG بشكل صحيح مع توصيل كلا الجانبين الموجبين ببعضهما البعض. إذا لم يتم توصيلهما بشكل صحيح ، فأنت تخاطر بنفخ الصمامات وتدمير البطارية والمروحة.

لقد قمت بتسجيل الأجزاء الإلكترونية لوحدة التحكم على لوحة للحفاظ على التنظيم ، لكن هذا الجزء ليس ضرورة.