Система ограничения скорости самоката

Актуальность

В последнее время набирают большую популярность электросамокаты – как в качестве обычного средства индивидуальной мобильности, так и в форме полноценного личного транспорта. Данный вид транспорта является «молодым» и многими людьми воспринимается не так серьёзно, как следовало бы. Многие райдеры ездят в местах массового скопления людей, не осознавая опасности своих действий.

Некоторые современные модели электросамокатов способны развивать большую скорость, вследствие чего нередки случаи ДТП, когда водители самокатов не успевают вовремя затормозить или завершить манёвр. В благоприятные для катания сезоны каждый день только в Москве и Московской области происходит несколько аварий, а количество пострадавших по России за 2021 год исчисляется сотнями.

Цель

Создание автоматизированной системы, ограничивающей скорость транспорта.

Задачи

1.         Ознакомиться с литературой, получить соответствующие знания по программированию.

2.         Провести анализ современных аналогов устройства.

3.         Выбрать наиболее рациональный способ осуществления проекта.

4.         Собрать модель системы ограничения скорости самокатов и установить нужное для неё программное обеспечение.

Оснащение и оборудование, использованное при создании работы

• Компьютер с установленным на нём программным обеспечением (КОМПАС-3D)
• Миниатюрный одноплатный компьютер Raspberry Pi
• USB-камера
• Понижающий преобразователь напряжения
• Внешняя карта памяти на 16 Гб
• 3D-принтер
• Светодиод

Описание

Работа над проектом состояла из следующих этапов.

На подготовительном этапе была сформирована идея проекта, ресурсы проекта, его внешний вид и структура программы управления техническим устройством.

На первом этапе была выбрана оптимальная модель распознающей нейросети (в проекте используется распознающая модель Yolo-Fastest, оптимально сочетающая в себе как качество, так и скорость обработки полученной информации) и написан программный код, обеспечивающий её функционирование. Программа была написана на языке программирования Python, в ней были использованы библиотеки OpenCV (для подключения камеры), Time (для отображения количества кадров в секунду), RPi.GPIO (для передачи управления в контроллер самоката) и другие.

На следующем этапе в программе САПР авторами был спроектирован и распечатан на 3D-принтере корпус, в который поместили элементы системы ограничения скорости (миниатюрный одноплатный компьютер Raspberry Pi, USB-камеру, понижающий преобразователь напряжения, карту памяти на 16 Гб). Изображение с камеры считывается микрокомпьютером Raspberry Pi, затем распознающая модель определяет количество людей на этом изображении. Далее, в зависимости от результата, микрокомпьютер посылает электрический сигнал в контроллер электросамоката, изменяя верхний порог его скорости. В случае если в кадре людей нет или их немного, скорость транспорта остаётся прежней.

Питание для стабильной работы компьютера берётся из аккумулятора самоката, а, значит, система начнёт работу сразу после включения транспорта и выключится вместе с ним.

Далее авторы закрепили устройство на электросамокате и провели тестирование системы ограничения скорости в действии.

Результаты работы/выводы

По результатам тестовых запусков системы можно сделать вывод, что работа была выполнена успешно. Прототип системы ограничения скорости самоката справляется с поставленными задачами по обеспечению безопасности движения и готов к практической эксплуатации.

Перспективы использования результатов работы

В случае заинтересованности производителей систему можно будет устанавливать на самокаты ещё на этапе производства. Также система может быть полезна для родителей, которые хотели бы обезопасить процесс перемещения своих детей на самокатах.

Награды/достижения

Открытая городская научно-практическая конференция «Наука для жизни» – призёр

Мнение автора

«Проектная работа представляет большой интерес для дальнейшего развития.

Благодаря городскому образовательному проекту «Инженерный класс в московской школе» мне удалось занять призовое место в открытой городской научно-практической конференции «Инженеры будущего». Очень понравилась атмосфера конференции, послушав множество докладов, я смог познакомиться с интересными исследовательскими проектами, было просто замечательно!»