Создание системы для улучшения досуга людей с ограниченными возможностями

Актуальность

Существует проблема тренировки и подготовки к соревнованиям по шахматам (шашкам) в домашних условиях; её суть заключается в том, что не всегда получается видеть самые сильные ходы обеих сторон (при игре на доске), а при долгой игре на компьютере можно испортить зрение. Кроме того, иногда появляется желание поиграть с человеком, а вас могут разделять большие расстояния. Не стоит забывать про момент распространения инфекций (разным людям опасно прикасаться к одним и тем же фигурам).

Решением данных проблем и является система автора, которая позволяет играть с «Почти живым» – эмулятором соперника на реальной доске. Плюсами данного устройства является возможность посмотреть на партию под разными углами; тактильная составляющая, ведь всегда приятней ощущать реальные фигуры, чем перетаскивать их виртуальную картинку с помощью мышки; отсутствие прямого контакта с соперником.

Цель

Создать систему для игры в настольные игры, используя технологии машинного зрения, моделирования и 3D-печати.

Задачи

1. Анализ уже разработанных настольных игр, в том числе автоматизированных настольных игр.
2. Разработка своей конструкции автоматизированной системы, выбор программного обеспечения для проектирования 3D-модели, печать 3D-модели.
3. Выбор микроконтроллера Arduino и приложения для управления микроконтроллером.
4. Конструирование манипулятора для захвата предметов и соответствующей грузоподъёмности с использованием микроконтроллера Arduino Uno.
5. Определение способа нахождения координат для манипулятора, расчет координат методом решения задачи обратной кинематики.
6. Выбор метода взаимодействия между манипулятором и компьютером.
7. Тестирование системы и устранение недостатков.

Оснащение и оборудование, использованное при создании работы

• Плата Arduino Uno 3.0
• Сервомоторы
• Персональный компьютер с установленным ПО (Fusion 360, Python с библиотеками OpenCV в PyCharm, Ultimaker Cura, Arduino IDE)
• 3D-принтер и PLA пластик
• Фанера
• Камера

Описание

Работа состояла из следующих этапов:

На первом этапе автор выполнил исследование и анализ существующих манпуляторов на рынке (изучение преимуществ и недостатков использования манипуляторов, изучение машинного зрения).

На следующем этапе автор разработал концепцию первого манипулятора и его частей в программе Fusion 360 и подобрал для него плату. Создание конструкции оптического модуля и разработка и подбор программ по реализации работы системы.

Следующий этап – прототипирование. Автор напечатал манипулятор на 3D-принтере собрал прототип устройства, а также создал доски и штатив. Для того чтобы манипулятор мог участвовать в игре, автор написал программный код микроконтроллера Манипулятора, прописал алгоритм использования машинного зрения и искусственного интеллекта.

На завершающем этапе автор собрал систему, оценил работоспособность манипулятора, внес корректировку в программный код и завершил работу над прототипом.

Результаты работы/выводы

Готовый, функционирующий прототип манипулятора, успешно прошедший тестирование.

Все составляющие проекта экологичны; пластик, использованный для манипулятора, биоразлагаемый как и древесина; металл, использованный в конструкции, можно переработать. Следовательно, проект не наносит вреда окружающей среде.

В ходе работы была создана система для улучшения досуга людей с ограниченными возможностями, автор изучил технологию машинного зрения, улучшил навыки программирования, моделирования, проектирования. Таким образом, поставленные цели и задачи проекта выполнены.

Перспективы использования результатов работы

Создание набора для школьников, который будет включать в себя манипулятор, плату, оптическую систему и доску с фигурами. Набор нужен для образовательной составляющей, то есть для обучения школьников. Доработка системы, добавление новых игр.