Проекты

РОБОТ «ГОР» для дистанционного осуществления погрузочно-разгрузочных работ

Работа победителя открытой городской научно-практической конференции «Наука для жизни» в секции «Машиностроение и транспорт. Робототехника. Информационные технологии. Программирование. Кибернетика. Электроника и приборостроение» среди работ учащихся 7−9 классов

Направление работы: Робототехника
Авторы работы: ГБОУ "Курчатовская школа", ГБОУ Школа № 1324
Предметы: Информатика, Геометрия, Алгебра
Классы: 8 класс, 11 класс
Мероприятия: Открытая городская научно-практическая конференция «Наука для жизни» 04−05 апреля 2019 года

Актуальность

Одним из наиболее интересных направлений развития робототехники является решение задач механического перемещения грузов и манипуляции различными механизмами в условиях агрессивной внешней среды, не позволяющей проводить работы в присутствии человека. Примерами такого применения можно назвать:

  • проведение подводных/глубинных работ;
  • выполнение работ в условиях пониженных/повышенных температур или высокого давления;
  • применение в условиях химического или радиационного заражения;
  • применение в условиях космоса.

Российские наработки в области создания и применения робототехники и иных механизмов, работающих в экстремальных условиях, всегда были наиболее конкурентоспособными и успешными. Можно с уверенностью сказать, что данный сегмент всегда был и остаётся наиболее наукоёмким, требующим неординарных изобретательских решений и глубоких теоретических знаний во многих смежных областях науки, в том числе физике, химии, микробиологии.

Именно поэтому при реализации проекта была выбрана задача построения дистанционно управляемого робота, предназначенного для выполнения манипуляций с грузами. Выполнение данного проекта позволит получить навыки и опыт по решению задач проектирования платформы и манипулятора, программирования движения робота и дистанционного управления действиями манипулятора.

Цель работы: создание дистанционно управляемого робота, предназначенного для выполнения манипуляций с грузами.

Задачи

  • Проектирование и прототипирование колёсной платформы робота и манипулятора. 
  • Конструирование колёсной платформы и манипулятора. 
  • Разработка электрических схем, сборка электросхемы робота. 
  • Разработка программного кода управления платформой и манипулятором. 
  • Разработка мобильного приложения для дистанционного управления. 
  • Тестирование робота. 

Содержание работы

При реализации проекта была выбрана задача построения дистанционно управляемого робота, предназначенного для выполнения манипуляций с грузами. Выполнение проекта позволило получить навыки и опыт по решению задач проектирования платформы и манипулятора, программирования движения робота и дистанционного управления действиями манипулятора.

Работа по созданию робота для дистанционного осуществления погрузочно-разгрузочных работ (Робот «ГОР») предусматривала выполнение следующих этапов: 

  • проектирование и прототипирование элементов Робота «ГОР»; 
  • конструирование (сборка) элементов Робота «ГОР»; 
  • разработка электрических схем, сборка электросхемы робота; 
  • разработка программного кода управления платформой и манипулятором. 

Выводы

Разработан действующий образец робота для дистанционного осуществления погрузочно-разгрузочных работ (Робот «ГОР»), успешно выполняющий поставленные перед ним задачи (функции):

  • дистанционно управляемое движение по полигону;
  • выполнение захвата и манипуляций с элементами, размещёнными по полигону;
  • размещение элементов на полигоне на возвышенных участках или в несколько уровней.

Дополнительные функции:

  • обработка данных световых индикаторов на маршруте;
  • автономное прохождение размеченной трассы.

Оснащение и оборудование, использованное при создании работы

Для проектирования робота применялись следующие программное обеспечение и оборудование: 
- рабочее место (ноутбук): asus-x555l; 
- программное обеспечение: SOLIDWORKS 2016 x64 Edition. На этапе прототипирования использовались: 
- аппаратно-программный комплекс 3D-моделирования 3D BIZon Prusa i3 Steel; 
- аппаратно-программный комплекс лазерной обработки Raylogic 11G 530 лайт; 

Перспективы использования результатов работы

Наиболее перспективным направлением развития робота является расширение его функциональных задач:

Сотрудничество с вузом/учреждением при создании работы

Национальный исследовательский технологический университет «МИСиС».

Награды/достижения

Победитель (1-е место) конкурса компетенций «Роботон МИР» 2017–2018 года;

Призёр (3-е место) Открытых состязаний роботов «Мой шаг в робототехнику. Новый формат» в номинации «Робот Arduino», ГБОУ Школа № 1537, 16 февраля 2019 г.

Особое мнение

«Разработанная платформа робота для дистанционного осуществления погрузочно-разгрузочных работ (Робот «ГОР») позволяет решать разнообразные задачи, что подтверждается фактом повторного использования робота на соревнованиях, условия которых не связаны с начальными целями и задачами создания робота.

Платформа позволяет проводить исследования как дополнительных элементов, так и программного обеспечения, может использоваться в учебном процессе.

Экспериментальным путём выявлено, что наиболее эффективнымдля решения задачи подъёма грузов для заданных условий является тросовая передача (лебёдка). Она обеспечивает необходимую плавность хода и точность позиционирования детали в пространстве. Эта модель и была реализована как основная с последующей настройкой плавности хода и точности захвата»

  • автономное движение по маршруту;
  • усложнение/добавление инструментов-манипуляторов;
  • добавление инструментов диагностики факторов окружающей среды или измерительных приборов.