Робот, объезжающий препятствия с помощью ультразвукового датчика расстояния

Актуальность

Тема робототехники в нашем мире всегда актуальна, робот как самостоятельная система должен уметь ориентироваться в пространстве, в том числе уметь определять и обходить препятствия.

Цель

Сделать робота, способного обходить препятствия, изучив основы робототехники и среду программирования Arduino.

Задачи

1. Разработать конструкцию робота.
2. Выбрать комплектующие для робота.
3. Придумать и написать алгоритм работы устройства.
4. Устранить недочёты и ошибки и наладить работу окончательной модели робота.

Оснащение и оборудование, использованное при создании работы

• Плата Arduino Nano
• Сервомотор FS90
• Датчик расстояния HC-SR04
• Микропроцессор ATmega328
• Драйвер управления моторами L298N
• Два Li-ion аккумулятора
• Плата расширения Trema Nano Compact Shield
• Штангенциркуль, линейка
• Резак для пластика
• Дрель-шуруповёрт, свёрла
• Тиски, плоскогубцы, набор отвёрток
• Паяльник
• Мультиметр
• Ноутбук с установленным ПО (Arduino IDE)

Описание

Авторы выбрали комплектующие для систем робота.

Система принятия решений – плата Arduino Nano.

Информационно-измерительная система – ультразвуковой датчик расстояния HC-SR04.

Система энергоснабжения – два литий-ионных аккумулятора.

Исполнительная система – 4 двигателя, драйвер для управления двигателями и сервомотор.

Конструкция была разделена на два уровня: из пластика были вырезаны пластины, расположены друг над другом, на нижнем уровне были расположены система принятия решений, система энергоснабжения, исполнительная система, на втором – информационно-измерительная система.

Был разработан алгоритм, в соответствии с которым робот обнаруживает и объезжает препятствия. На его основе была написана программа на языке C++, адаптированном для среды Arduino IDE.

Далее были проведены отладка работы программы, устранение ошибок и отладка работы робота в целом.

Результаты работы/выводы

Авторами разработан робот, способный определять и объезжать препятствия. Эту возможность роботу даёт установленный на втором уровне конструкции ультразвуковой датчик расстояния.

Передвижение робота в пространстве осуществляется за счёт четырёх моторов, установленных на первом уровне конструкции. Системой принятия решений робота является контроллер Arduino Nano.

Перспективы использования результатов работы

В дальнейшем возможно усовершенствовать конструкцию робота посредством использования датчиков расстояния вместо HC-SR04, которые более точно определяют расстояния. Также в качестве устройства, позволяющего определить наличие препятствия, можно использовать концевой переключатель.

Конструкция робота может быть дополнена электронным компасом, чтобы робот мог ехать в каком-то определённом направлении, но эти функции должны быть внесены в алгоритм его работы.

Награды/достижения (в каких конкурсах и с какими результатами выставлялась ранее эта работа)

Конференции школьных проектов «Учись строить будущее» НИУ МГСУ – участник

Мнение автора

«Городской проект «Инженерный класс в московской школе» и открытая городская научно-практическая конференция «Инженеры будущего» являются, на мой взгляд, очень важными, они помогают ученикам школ приобретать в процессе работы новые знания, пробовать себя в качестве разработчиков и исследователей, что очень важно в последующей учёбе и трудовой деятельности»