Дрон-разведчик для коммунальных служб
Работа призёра открытой городской научно-практической конференции «Наука для жизни» в секции «Машиностроение и транспорт. Робототехника. Информационные технологии. Программирование. Кибернетика. Электроника и приборостроение» среди работ учащихся 10−11 классов. |
Направление работы: Моделирование
Авторы работы: ГБПОУ ОК «Юго-Запад»
Email: Написать
Предметы: Физика, Химия, Информатика
Классы: 11 класс
Мероприятия: Открытая городская научно-практическая конференция «Наука для жизни» 04−05 апреля 2019 года
|
Актуальность
Применение дрона-разведчика актуально в труднодоступных для коммунальных служб местах: трубы котельных ТЭЦ, теплотрассы, крыши зданий, участки дороги и т. д. Например, чтобы узнать состояние здания, можно при помощи дрона снять его со всех сторон, создать с помощью специальных программ 3D-модель и виртуальную экскурсию.
Цель исследования: разработать дрон, который будет применяться в городских коммунальных службах: для проверки состояния здания со всех сторон, в том числе с крыши, тепловизионного контроля зданий, труб на ТЭЦ и теплотрассах, линий электропередач, состояния дорог.
Содержание работы
В ходе работы над проектами авторы проделали следующую работу.
1. Изучили теорию о полётных характеристиках дронов и спроектировали с помощью САПР КОМПАС-3D основу для дрона.
2. Сохранили модель основы в формате 3D для фрезерного станка Shtalmark. С помощью CAM-системы получили файл для создания мастер-модели из деревянной заготовки.
3. Из композитной ткани вырезали заготовки, уложили в форму, заложили туда для объёма пенопласт, ещё раз покрыли тканью из композитов, залили смолой и поместили в печь. Через 5 часов основа дрона была готова.
4. Закупили полётный контроллер, маленькую видеокамеру и двигатели с пропеллерами, пульт, предварительно рассчитав будущую массу дрона с видеокамерой.
5. Элементы крепления, корзину и ножки, спроектированные в Autodesk Inventor, сохранили в формате STL, открыли в программе Cura, сохранили в G-code и распечатали на 3D-принтере Ultimaker в ЦМИТ «Территория Творчества».
6. Cоединили основание дрона с элементами крепления для двигателей, к двигателям прикрепили пропеллеры, присоединили к полётному контроллеру. Дрон собран!
7. Испытания дрона окончились неудачей. Решение проблемы − создали из композитов ровную пластину.
8. Спроектировали с помощью САПР КОМПАС-3D плоскую основу для дрона. Вырезали на фрезерном станке заготовки для корпуса.
9. Собрали дрон, испытали и создали 3D-модель здания ТСП «Севастопольское» в программе ReCap360, создали виртуальную экскурсию в программе TourWeaver.
Оснащение и оборудование, использованное при создании работы
Компьютерная техника и оборудование мастерских ОК «Юго-Запад» ТСП «Севастопольское»:
1. Мультимедийные компьютеры в кабинете САПР, на которые установлены системы автоматизированного проектирования КОМПАС-3D и Autodesk Inventor, а также программы Autodesk ReCap-360 и программа создания виртуальной экскурсии TourWeaver.
2. Мастерская технологии композитов, углеволокно, эпоксидная смола, муфельная печь.
3. Фрезерный станок с числовым программным управлением Shtalmark.
4. 3D-принтер Ultimaker-2 с пластиком PLA.
5. Лазерный станок MSL-1290 в ЦМИТ «Территория Творчества».
Выводы
Создан дрон для коммунальных служб.
В процессе создания дрона авторами были освоены системы автоматизированого проектирования, оборудование мастерской композитных материалов и центра молодёжного инновационного творчества «Территория творчества».
Дрон был испытан в действии – совершён тренировочный полёт вокруг здания учебного корпуса, в котором учатся авторы проекта.
В программе TourWeaver была создана виртуальная экскурсия по территории учебного корпуса с использованием материала облёта дроном здания.
В программе Autodesk ReCap 360 была создана 3D-модель здания структурного подразделения.
Перспективы использования результатов работы
Дрон будет совершенствоваться путём расширения его функций. Планируется установить чувствительные датчики температуры и использовать его более широко совместно с платой Arduino. Планируется управление как с пульта, так и со смартфона.
Намечается изготовление защиты пропеллеров.
Сотрудничество с вузом/учреждением при создании работы
Сотрудничество с ЦМИТ «Территория творчества», использование его оборудования.
Награды/достижения
3-е место в номинации «Лучший проект по техническому творчеству».
Выставка научно-технического творчества молодёжи Юго-Западного административного округа города Москвы.
Особое мнение
«Мы для себя открыли композитные материалы. Это материалы будущего, они сочетают в себе лёгкость пластика и прочность металла. Задумались и над проблемой о том, как утилизировать композитные материалы, ведь их нельзя переплавить, как пластик или металл. Ответ на этот вопрос надеемся дать в наших будущих проектах»