Engineering
Robot trepador de paredes
Envía un robot limpiacristales por la fachada de vidrio de una torre de oficinas a pleno mediodía, muy por encima de la ciudad: dos rodetes vacían sus cámaras hasta que cada curva de ventilador se encuentra con la fuga bajo la falda a los 2,7 kPa que da la fórmula cerrada, y la succión aprieta sus ruedas contra el vidrio. Se sostiene mientras mu ΔP A supere su peso, y no se despega mientras el momento de la succión respecto a las ruedas inferiores venza el momento de vuelco de su peso. Mira la presión caer cada vez que un labio pasa sobre una junta de silicona: con juntas sanas sigue subiendo, con juntas abiertas las ruedas patinan y se detiene en el punto de calado de fórmula cerrada. Carga el depósito de agua hasta que los motores se arrastren, apaga una cámara o envía una ráfaga, y el bloqueador de la cuerda de seguridad lo retiene; el trabajo de los motores se sigue hasta la altura, el roce del labio, el patinaje y la cuerda.
Qué ocurre
Un robot de 9 kg con un depósito de agua de 3 kg sube por una fachada de vidrio. Dos cámaras redondas de 0,15 m de radio (A = 0.0707 m², 4,2 L cada una) están 0,15 m y 0,55 m por encima del eje inferior de una batalla de 0,7 m. Cada rodete sigue Q = Q0 sqrt(1 − ΔP/P0) con P0 = 4 kPa y Q0 = 20 L/s a toda velocidad (P0 ∝ s², Q0 ∝ s); el aire entra bajo la falda como C_d L g sqrt(2ΔP/ρ) por una holgura de 0,3 mm sobre vidrio limpio, de modo que la cámara se estabiliza en ΔP = Q0²/(K² + Q0²/P0) = 2.70 kPa, relajándose según dΔP/dt = γ p_a/V (Q_fan − Q_leak), integrado con RK4. Donde el labio descansa sobre una junta de silicona de 50 mm la holgura crece en la holgura de la junta sobre (asin b − asin a)/π del perímetro, hasta el 27 %: a 1,5 mm la presión cae a 1,10 kPa. Las ruedas sobre vidrio mojado (μ = 0.5) llevan μ(ΣΔP A − W); el robot se sostiene mientras eso supere M g y no se despega mientras las ruedas superiores sigan cargadas, ΣΔP A l_i > g Σ m h + W L/2 respecto al eje inferior. Cuatro motorreductores dan 240 N en calado y caen a cero a 0,4 m/s; un control de velocidad los lleva hasta esa recta y hasta la tracción, el labio mojado frena con 0.006 s × ΣΔP L v. Una ráfaga tira hacia fuera con un perfil sin² durante 4 s. Un bloqueador se cierra cuando el robot desliza a más de 0,3 m/s; un despegue lo deja colgado de la cuerda de seguridad. Pasos de 0,5 ms; el trabajo de los motores se sigue hasta la altura, el roce del labio, el calor de patinaje, la retención por la cuerda y la energía cinética. La ciudad de abajo es una maqueta 1:20, 18 m más abajo.
Qué probar
Sube a 8 m y mira caer la presión de cada cámara en las juntas; abre las juntas a 4 mm y velo calarse en el punto de la fórmula cerrada; carga el depósito hasta que los motores se arrastren; apaga una cámara o envía una ráfaga por encima del tirón crítico y el bloqueador lo retiene.
El modelo y sus límites
Holguras cuasiuniformes bajo faldas rígidas, una ley de orificio para la fuga, ruedas de Coulomb con un único coeficiente de fricción, un equilibrio de momentos cuasiestático sin inercia, una cuerda que retiene al instante. No es un cálculo de seguridad certificado de equipos reales de acceso por cuerda o de fachada.
Ecuaciones del módulo
Ecuaciones Q_fan = s·Q0·√(1 − ΔP/(s²·P0)), Q_leak = C_d·L·g·√(2ΔP/ρ), g = g0 + g_j·(asin b − asin a)/π dΔP/dt = γ·p_a/V·(Q_fan − Q_leak), ΔP* = Q0²/(K² + Q0²/P0), K = C_d·L·g·√(2/ρ) hold: μ·(ΣΔP·A − W) ≥ M·g, no peel: Σ ΔP·A·l_i > g·Σ m·h + W·L/2 M·a = min(F_m(v), μN) − M·g − c·ΣΔP·L·v, W_motor = ΔE_p + W_lip + W_slip + E_rope + E_k
