Проекты

Робот-кошка

Работа призёра открытой городской научно-практической конференции «Инженеры будущего» в секции «Интеллектуальные робототехнические системы, беспилотные аппараты» среди работ учащихся 10−11 классов

Направление работы: Робототехника, Программирование, 3D-моделирование
Авторы работы: ГБОУ Школа № 1571
Предметы: Робототехника
Классы: 10 класс
Мероприятия: Открытая городская научно-практическая конференция «Инженеры будущего» 2020 года

Актуальность

Сегодня во всем мире интенсивно ведутся работы по созданию и исследованию шагающих роботов, поскольку шагающие механизмы имеют ряд преимуществ перед колёсными и гусеничными машинами, которые не могут функционировать полноценно на поверхности со сложным рельефом, а также внутри различных помещений, где есть лестницы, узкие коридоры. Небольшая площадь опоры шагающих машин не портит дорожные покрытия и плодородный грунт, а в случае работы в помещениях не приводит к серьёзным разрушениям.

Создавая робота «с нуля», человек получает возможность пройти путь от замысла до создания конечного продукта. В процессе работы приобретаются и совершенствуются навыки 3D-моделирования, программирования, пайки и многие другие.

Цель

Создать самоходно-программируемого робота, имитирующего реакции живого организма и обеспечивающего противопожарную безопасность.

Планируемые функции робота

1. Передвижение на 4 конечностях.

2. Реакция на прикосновение.

3. Реакция на освещённость.

4. Реакция на химический состав воздуха.

5. Реакция на звук.

6. Реакция на препятствие.

Оснащение и оборудование, использованное при создании работы

Обработка информации:

  • 2 модуля Arduino Uno R3
  • Микроконтроллер ATmega328
  • Микросхема интерфейса ATmega16U2
  • Питание – 7–12 В

Выходы:

  • 14 цифровых
  • 6 аналоговых

Память:

  • FLASH – 32кб
  • ОЗУ – 2кб
  • EEPROM – 1кб
  • Датчик касания, фиксирующий прикосновение, имеющий цифровой и аналоговый выходы, питание – 5 В
  • Датчик освещённости на основе фоторезистора Troyka-Light Sensor, питание – 3–5 В
  • Датчик химического состава воздуха, питание – 5 В
  • Датчик механических колебаний звуковой частоты, питание – 5 В
  • Динамик
  • Светодиоды
  • Резисторы 91 Ом
  • Плата чтения карты памяти
  • 10 (по 2 на «лапу», 2 сервопривода поворачивают «уши») сервоприводов мини SG90 (угол поворота – 120˚, момент – 1,84 кг-см, питание – 4,8-6 В, логика – аналоговая)
  • Питание электрической схемы осуществляется от Li-ion аккумулятора
  • SAMSUNG ICR18650-30B (3,7 В, 2950 мАч), подзаряжаемый от сети, соединительные провода, аккумуляторные батареи
  • Стеклопластик

Описание

Автор создал 3D-эскиз робота в онлайн-сервисе Tinkercad. Из оргстекла по шаблонам 3D-модели были вырезаны детали конечностей (8 шт.) и «тело» – основа модели. Конечности автор присоединил к телу робота при помощи сервоприводов. В пластиковый шар, имитирующий голову кошки, поместил светодиоды с припаянными к ним резисторами, сервоприводы для ушей, динамик. К «спине» прикрепил две платы Arduino Uno, на одну из них установил консоль для карты памяти с картой памяти на 2 Гб. На укреплениях из оргстекла смонтировал датчики. С нижней стороны «тела» прикрепил 2 аккумулятора и кнопки включения плат. Присоединил голову к телу.

Взял провода «папа-папа», «мама-папа», сделал разветвление линий 5В и заземления на обеих платах.

Автор смонтировал электросхему, настроил сервоприводы и проверил работу датчиков.

Результаты работы/выводы

В результате работы над проектом получился робот, способный реагировать на внешние раздражители: остановку перед препятствием, включение сирены при обнаружении в воздухе угарного газа, включение светодиодов в темноте, движение ушами на громкий звук, голосовая реакция на прикосновение. Робот способен перемещаться на четырёх конечностях.

В процессе работы над созданием шагающего аппарата были усовершенствованы навыки работы в программе Tinkercad, приёмы работы с ручным инструментом, с электроинструментом, был написан программный код для микроконтроллеров Arduino на языке Arduino IDE.

Перспективы использования результатов работы

Данный робот планируется использовать в развлекательных целях, в качестве учебного тренажёра и для обеспечения противопожарной безопасности в детских учреждениях, в квартирах.