Роботизированный краулер

Актуальность

Краулер — это радиоуправляемая машина для бездорожья. Краулеры применяются в аварийно-спасательных и разведывательно-поисковых службах, для ландшафтного сканирования и в краулерных заездах-гонках (правда, эти заезды «неторопливые», т. к. на трассе обычно очень много препятствий).

Цель

Разработать действующий прототип роботизированного радиоуправляемого краулера (машины) с большой проходимостью, предназначенного для езды по сложной местности с различным видам препятствий.

Задачи

1. Анализ рынка существующих краулеров.
2. Разработка ТЗ и плана работ, удовлетворяющих цели.
3. Проектирование и изготовление узлов.
4. Лакокрасочные и отделочные работы.
5. Настройка и отладка модуля управления.
6. Сбор и испытание работы устройства.
7. Исправление выявленных дефектов.

Оснащение и оборудование, использованное при создании работы

• Транспортный полноприводный модуль S300 / S100 (2 комплекта колёс) с амортизаторами и цепным приводом
• Блок питания и зарядное устройство
• Аккумуляторная батарея (DC 48 В)
• Радиоприёмник и пульт радиоуправления
• Персональный компьютер с установленным ПО (VCS Autodesk Drive – система контроля версий, САПР 3D-моделирования Autodesk Inventor )
• 3D-моделирование средствами САПР (система автоматизированного проектирования)
• 3D-принтер Repetier Host с PLA-печатью методом послойного наплавления

Описание

Перед началом работы авторы изучили характеристики известных моделей краулеров и составили таблицу. В таблице отметили лучшие характеристики зелёным цветом и по ним составили прототип. На основе анализа рынка были рассчитали оптимальные требования к устройству.

На следующем этапе в соответствии с поставленными целями был рассчитан диаметр валов, потребовался крутящий момент, для этого умножили силу на её плечо, получив примерное значение, и рассчитали минимальный диаметр полых валов.

Далее разработали схему прототипа, проект прототипа создавали в Autodesk Drive.

На схеме представлен прототип, состоящий из следующих узлов: дифференциал, карданные валы, пружинные амортизаторы, поворотный механизм и раздаточная коробка. Схема прототипа – из детализированных схем узлов. Сначала разработали дифференциал – механическое устройство, обеспечивающее вращение колёс одной оси с разной скоростью (см. рисунок ниже).

Далее были разработаны схемы карданного вала – механизма, передающего крутящий момент между несоосными и/или непараллельными валами, и амортизатора – механического узла, нужного для сглаживания колебаний кузова при езде по неровной поверхности.

Следующей стала схема поворотного механизма – механического узла, обеспечивающего поворот передних колёс, и раздаточной коробки – устройства, позволяющего управлять подключением полного привода (см. рисунок внизу).

Следующим этапом стала печать узлов и деталей на 3D-принтере методом послойного наплавления из PLA-пластика, воспользовались ПО 3D-принтера Repetier Host.

На завершающем этапе авторы собрали прототип, установили и откалибровали модуль связи, представленный в проекте пультом управления и радиоприёмником. А затем провели тестовое испытание работы устройства, обнаружили ошибки в его поведении и приступили к исправлению выявленных дефектов.

Результаты работы/выводы

В процессе работы над проектом авторы разработали, с их точки зрения, оптимальный прототип краулера, распечатали компоненты устройства на 3D-принтере, собрали прототип и проверили его в работе.

 В настоящий момент прототип находится на этапе отладки узлов, авторы исправляют выявленные дефекты раздаточной коробки.

Перспективы использования результатов работы

Готовое устройство может быть использовано для различных видов разведывательных операций, ландшафтного сканирования. При этом прототипу необходимо добавить некоторые функциональные устройства:

1. модуль блокировки дифференциала,
2. GPS-модуль,
3. модуль телеметрического присутствия (фотовидеокамера-транслятор, устройство поворота камеры),

которые смогут обеспечить:

1)   жёсткую блокировку заднего дифференциала,

2)   автоподстройку параметров ходовой части,

3)   отслеживание местоположения устройства,

4)   поддержку двух видов управления – супервизорного и интеллектуального.

Сотрудничество с вузом/учреждением при создании работы

ЦТПО МИЭТ

Награды/достижения

1. VIII Конкурс «Инженерный Старт-2021» по научно-техническому творчеству школьников в ЦТПО МИЭТ – победитель (2-е место);
2. Всероссийский конкурс «НАУКА Плюс» – победитель (2-е место);
3. Всероссийская олимпиада школьников по технологии в номинации Робототехника – призёр

Мнение автора

«Мы считаем, что наш проект достаточно перспективен и планируем его развивать, прислушиваясь к замечаниям жюри конкурса. В целом, этот проект принёс в нашу жизнь много нового и интересного, например, навыки работы с новым для нас оборудованием и проектной деятельности»