Разработка школьного транспортировщика питьевой воды

Актуальность

Развитие робототехники позволяет активно использовать ее возможности. Главными проблемами использования роботизированного оборудования является его дороговизна и сложность конструкции, что мешает применению данных комплексов небольшими организациями.

Учащиеся московских школ начали изучать робототехнику и конструирование на небольших робототехнических платформах-конструкторах, которые совсем недавно начали поступать в российские образовательные учреждения. Данные конструкторские наборы позволяют учащимся ознакомиться с начальным процессом конструирования и управления робототехническими конструкциями, но не могут в полной мере раскрыть работу с полноценными платформами, так как не решают практические инженерные задачи.

Цель

Создать платформу, способную подниматься по лестнице для перевозки бутылей для кулера.

Задачи

1. Изучить имеющиеся источники информации по материалам и механическим узлам, схожим изделиям и подобным конструкциям.
2. Создать полномасштабную 3D-модель в САПР-системе.
3. Создать полноценную рабочую базу для перемещения.
4. Выбрать процесс изготовления узлов и основные материалы, соответствующие цели проекта.
5. Воплотить в реальность полноценное изделие, проанализировать его, исправив неполадки и неучтённые факторы.
6. Сделать выводы, предложить перспективы дальнейшего развития проекта.

Оснащение и оборудование, использованное при создании работы

• ЧПУ-лазерный станок
• Ручной и электро- инструменты
• Фанера
• Краскопульт
• Компьютер с установленным ПО
• Двигатели
• Драйверы двигателей
• Аккумуляторы
• АКБ 12в
• Филамент 1,75мм
• 3D-принтер

Описание

На поисково-исследовательском этапе автор изучил информацию о роботизированных конструкциях, проанализировал и выбрал оптимальные решения по проектированию автоматизированных платформ, рассмотрел возможности упрощения конструкций, изучив предыдущие работы и выбрав оптимальное решение для проекта.

На следующих этапах автор выбирает дизайн и материал траков, вариант подвески, чтобы гусеницы лучше сцеплялись со ступенями лестницы. Далее автор изучил требования к компоновке, определил место размещения центра тяжести, разработал крепления для груза, изучил манёвренность робота. Из рассмотренных вариантов лучшим для универсальной платформы оказалась гусеничная система.

В итоге после изучения теории для модели был выбран вариант сборки прототипа на базе каркаса из основного материала – фанеры, с некоторыми деталями из металла и пластика.

Далее стал возможен процесс изготовления универсальной платформы, который состоит из следующих технологических операций: сборка, проектирование, черчение, операции на лазерных станках, покраска, грунтовка, 3D-печать. В проекте были использованы знания по математике, при расчете оптимальных пропорций конструкции и параметров подвески и рулевого механизма, а также по физике, раздел электротехники и механики.

На конструкторско-технологическом этапе автор решил несколько инженерных задач, используя практические эксперименты с прототипом платформы. Для проектирования была выбрана трёхмерная система автоматизированного проектирования (САПР) Autodesk Invertor, который позволяет выполнять все необходимые конструкторские работы на компьютере. В итоге была создана 3D-модель изделия, в которую вошли все детали, узлы, покупные компоненты. Далее в соответствии с 3D-моделью были созданы чертежи.

После создания деталей в цифровом виде начато их изготовление на 3D-принтере и лазерном станке.

Результаты работы/выводы

В результате выполнения проекта цель достигнута – создан рабочий прототип платформы.

Экономическая оценка проекта положительная, работа выполнена с максимальным использованием возможностей школьных мастерских.

Получены личные новые знания и навыки в дополнительной школьной программе.