Проекты

Создание прототипа универсального вездехода «ALLTER»

Работа призёров конкурса проектов и исследований «Инженеры будущего» открытой городской научно-практической конференции «Инженеры будущего» в секции «Машиностроение, транспорт» среди работ учащихся 7–9 классов

Направление работы: Инженеры
Авторы работы: ГБОУ Школа № 1411
Предметы: Информатика, Технология
Классы: 9 класс
Мероприятия: Конкурс проектов и исследований «Инженеры будущего» открытой городской научно-практической конференции «Инженеры будущего» 2021 года

Актуальность

В наше время вездеходы востребованы во многих сферах жизни человека, так как преимуществом этого транспорта является универсальность и работоспособность при любых погодных условиях. Вездеходы нужны для проведения разведки местности, чтобы открыть новые источники полезных ископаемых, для обеспечения доступа службам МЧС в труднодоступную местность, для использования в военных целях, а также для всевозможных экскурсий по дикой природе.

В проекте авторы решили объединить лучшие качества наземных транспортных средств, а также, в отличие от других моделей, данный проект дёшев в производстве, так как его изготовление планируется из вторично переработанных материалов.

Цель

Создать прототип универсального вездехода «Allter», совмещающий в себе свойства проходимости гусеничного вездехода, при этом способный развивать большую скорость на ровных и твёрдых поверхностях.

Задачи

  1. Анализ предметной области (существующих моделей вездеходов).
  2. Техническая проработка проекта.
  3. Изготовление запчастей для сборки проекта на 3D-принтере.
  4. Сборка механической части проекта.
  5. Сборка электронной системы управления.
  6. Проведение испытаний.

Оснащение и оборудование, использованное при создании работы

  • Плата Arduino Nano с платой расширения Arduino Nano Shield
  • Двигатели с редуктором и сервоприводы MG996R
  • Персональный компьютер с установленным ПО: Arduino IDE, CAD-программой для трёхмерного моделирования
  • 3D-принтер

Описание

Этапы работы над проектом

  1. Создание концепта вездехода и эскизов

После обзора конструкций вездеходов была предложена идея использовать механизм с совмещёнными гусеницами и колёсами. Мы определили желаемый размер прототипа и нарисовали эскизы на бумаге.

  1. Выбор комплектующих

Для проекта были использованы двигатели с редуктором и сервоприводы MG996R ввиду их хорошей мощности и небольших размеров. Для управления роботом был выбран популярный контроллер Arduino Nano + плата расширения Arduino Nano Shield. Для управления двигателями использовали распространённый драйвер L298N.

  1. Создание сборки рамы

Для построения трёхмерной модели прототипа вездехода использовался ПК с CAD-программой для трёхмерного моделирования:

  • отдельное создание трёхмерных моделей комплектующих прототипа вездехода;
  • компоновка смоделированных деталей в общей сборке;
  • детальная (итоговая) прорисовка остальных компонентов.

Для 3D-печати был использован 3D-принтер, печатающий PLA пластиком. Начерченные файлы были экспортированы в формат STL, а затем обработаны в специальной программе–слайсере для 3D-печати. После печати были удалены поддержки и сверены все основные размеры.

После печати авторы  приступили к сборке рамы, установив основные агрегаты (двигатели + сервоприводы), и собрали гусеницы.

  1. Электронные компоненты проекта были соединены по схеме (при помощи проводов и паяльника). Особенностью проекта являются выдвигающиеся гусеницы, делающие его уникальным среди аналогов. Благодаря оригинальной конструкции вездеход может поворачивать несущие рычаги на угол до 120 градусов для подъёма гусеничного механизма вверх. Тем самым обеспечивается сцепление колёс с землёй, и вездеход может передвигаться значительно быстрее, а гусеницы, натянутые сверху, не будут препятствовать движению.

Результаты работы/выводы

Разработанный прототип успешно прошёл испытания и подтвердил жизнеспособность главной задумки. Созданное шасси способно передвигаться в условиях бездорожья (земля, трава, снег, грязь и т. д.), а также достаточно быстро переключаться для режима передвижения по твёрдым жёстким покрытиям (асфальт, кафель, бетон). Была успешно проверена система переключения режима движения (с колёс на гусеницы), что позволяет совместить в одном транспортном средстве преимущества колёс (высокая скорость движения) и гусениц (высокая проходимость).

Перспективы использования результатов работы

Ближайшая работа будет направлена на детальную прорисовку привода колёс (его механизации), а также на разработку внешней обшивки прототипа.

Сотрудничество с вузом/учреждением при создании работы

Технопарк МГУПП

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

Городская конкурсная программа «Новые вершины» – победитель