Робот-помощник для инвалидов / A robot helper for disabled people

Актуальность

В наше время остро стоит проблема обслуживания людей с ограниченными возможностями. Робот облегчит труд сиделок, медсестёр и сделает более комфортной жизнь людей с ограниченными возможностями.

Цель

Создать прототип робота, который наглядно демонстрирует процесс помощи людям с ограниченными возможностями.

Задачи

1. Изучить имеющиеся источники информации.
2. Выполнить конструкторскую разработку экспериментальной модели.
3. Выполнить все производственные этапы по созданию прототипа робота.
4. Создать прототип робота, который наглядно демонстрирует процесс транспортировки грузов. 
5. Провести тестовые испытания. 
6. Сделать выводы, предложить перспективы дальнейшего развития проекта.

Гипотеза

Можно создать устройство на основе роботизированной платформы, которое будет захватывать и передавать необходимый предмет человеку с ограниченными возможностями с контролем внимания человека при передаче предмета.

Оснащение и оборудование, использованное при создании работы

• Алюминиевые детали «Тетрикс»
• Arduino Nano – 1 шт.
• Аккумулятор 12В – 2 шт.
• Моторный привод LM298 – 2 шт.
• Двигатель постоянного тока (с энкодером) – 4 шт.
• Преобразователь постоянного напряжения – 1 шт.
• Сервопривод – 1 шт.
• Датчик расстояния ультразвуковой – 1 шт.

Описание

На поисково-исследовательском этапе автор определил конструкцию прототипа и материалы, из которых он будет сделан. На конструкторско-технологическом этапе предстояло решить множество инженерных задач: спроектировать и сделать устойчивое шасси, манипулятор (система захвата) с возможностью передвижения в 3-х осях. Проектирование заняло большую часть времени. Чтобы сделать то, что было задумано в теории, в некоторых случаях потребовалось несколько производственных попыток. В итоге изделие получилось прочным, компактным, маневренным, грузоподъемным, устойчивым.

Для распознавания состояния человека использовалось изображение, полученное с веб-камеры. При помощи средств программных пакетов OpenCV и DLib выделялся участок изображения, содержащий лицо. Задача заключалась в классификации видеопотока, которая была реализована с помощью нейросети архитектуры автоэнкодера.

Результаты работы/выводы

1. В результате выполнения проекта цель достигнута – создан действующий прототип робота – муниципального помощника.
2. Гипотеза подтверждена, создан прототип робота, который может экономически – выгодно и эффективно выполнять муниципальные и социальные задачи на небольших территориях. 
3. Экономическая оценка проекта положительная, работа выполнена с максимальным использованием возможностей школьных мастерских.

4. С построенной моделью проведены образовательные эксперименты с участием учеников и учителей школы, в результате которых подтверждена образовательная ценность данной модели.
5. Получены личные новые знания и навыки в дополнение к школьной программе.

Перспективы использования результатов работы

Разработанный прототип может стать основой для создания реального робота и применения его муниципальными службами.

В дальнейшем автор планирует использовать машинное зрение для опознавания препятствий при движении робота.

Сотрудничество с вузом/учреждением при создании работы

НИЦ «Курчатовский институт»

Награды/достижения

• Городской конкурс проектов «Город возможностей» – победитель.
• XVII Курчатовская междисциплинарная молодёжная научная школа – призёр

Мнение автора

«Благодаря нашей разработке огромное количество людей с ОВЗ будут иметь возможность улучшить качество своей жизни. Ведь более 1 миллиарда людей – это около 15% населения мира – имеют какую-либо степень инвалидности. Наша разработка поможет людям с проблемами зрения, слуха, передвижения, речи»