Проекты

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»
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»