Универсальный робот-транспортёр

Цель

Создать робота, способного автономно выполнять большое количество манипуляций, транспортировать груз весом 10 кг, захватывать, перемещать грузы, перемещаться по заданной траектории, сканировать цветовые метки, принимать и передавать данные с платформы.

Задачи

• Разработать план работы для реализации проекта.
• Провести поэтапную работу в соответствии с разработанным планом.
• Создать и разработать универсального робота-транспортёра с набором инструментов для уборки и перемещения грузов и материалов.
• Получить теоретические и практические знания по заявленной теме.

Описание

Принято решение моделировать транспортную часть робота по принципу построения седельного тягача с грузовой платформой. Конструкция платформы предоставляет возможность для значительной её трансформации и установки крупногабаритных грузов, различного дополнительного технологического оборудования: манипуляторов, цистерн, технологических компрессоров и систем управления.

Тестирование робота транспортной системы осуществлено на плоской горизонтальной поверхности, покрытой синтетическим материалом (баннер), с нанесённой траекторией в виде чёрной линии шириной 2,5 см и радиусом поворотов 20 см.

Робот проехал тестовую полосу без нагрузки и с нагрузкой в 98 Н в виде двух пятилитровых канистр объёмом 5 литров каждая. Проезд тестовой дистанции робот осуществил в автономном автоматическом режиме, а также под ручным управлением с пульта по беспроводной связи.

Захват манипулятора собран на основе многорычажной системы, что обеспечивает вертикальное расположение захвата при любом положении рычагов. Манипулятор состоит из горизонтальной поворотной платформы, приводимой в действие электроприводом червячной передачи, что позволяет манипулятору поворачиваться в горизонтальной плоскости на 360 º. Перемещение захвата в вертикальной плоскости обеспечивается системой из двух парных рычагов, приводимых в действие электромоторами, оснащёнными червячной передачей. Захват манипулятора состоит из двух рычагов для захватывания грузов, имеет электрический привод с червячной передачей и при любых положениях рычагов сохраняет вертикальное положение. Автоматизация робота построена на стандартных блоках управления EV3.

Система полива получает беспроводной сигнал от контроллера транспортной системы о позиционировании транспортной системы в точке полива и осуществляет детектирование состояния почвы в каждой точке по цветовой метке. После детектирования влажности почвы происходит полив участка в соответствии с заложенным алгоритмом. Передача значения влажности почвы может быть осуществлена иными способами, кроме цветовых меток, например, с контроллера влажности почвы по беспроводному сигналу. При детектировании метки зелёного цвета (влажность почвы достаточна) полив не осуществляется, и система перемещается к следующей точке полива. При детектировании метки жёлтого цвета (средняя влажность) полив осуществляется в течение одной секунды без перемещения форсунки горизонтальной плоскости, и система перемещается к следующей точке полива. При детектировании метки красного цвета (сухая почва) полив осуществляется в течение трёх секунд с перемещением форсунки горизонтальной плоскости, после чего система перемещается к следующей точке полива. Алгоритмы управления переведены в программный код в интерфейсе программы Lego Mindstorms EV3.

Результат

Робот способен автономно выполнять большое количество манипуляций, транспортировать груз весом 10 кг, захватывать, перемещать грузы, перемещаться по заданной траектории, сканировать цветовые метки, принимать и передавать данные с платформы. Работа над проектом включала в себя множество испытаний, расчётов, программирование, тестирование.  

Оснащение и оборудование

Образовательный набор Lego Mindstorms EV3 (4 набора +2 ресурсных набора + 1 набор Lego пневматика).

Перспективы использования результатов работы

Созданное устройство «Универсальный робот-транспортёр», в перспективе планируем использовать как наглядное пособие при изучении курса дополнительного образования «Робототехника», а также во время проведения профориентационных мероприятий.

Награды/достижения

• Международный конкурс детских инженерных команд 2018 − финалисты.
• Московский городской конкурс исследовательских и проектных работ обучающихся − призёры в межрайонном этапе.

Особое мнение

«В процессе работы над проектом мы получили теоретические и практические знания по заявленной теме. Научились работать в группе, ставить проблему и находить пути её решения, выполнять сбор и анализ информации, создавать сложные конструкции и действующие автономно механизмы»