Генератор рельефа местности

Актуальность

Актуальность темы заключается в применении аддитивных технологий 3D-печати и навыков робототехники для создания интерактивного макета для уроков географии. Макет поможет обучающимся наглядно понять влияние рельефа местности на социально-экономические характеристики выбранного региона, смоделировать возможные изменения и последствия природных явлений.

Цель

Разработать устройство для генерации рельефа с системой управления

Задачи

1. Познакомиться с современными технологиями, которые могут быть полезны и удобны для разработки и изготовления автоматизированного устройства

2. Проанализировать достоинства и недостатки существующих аналогов. Разработать собственное устройство для изучения рельефа местности

3. Провести испытания и оценить эффективность работы устройства

4. Провести экономический анализ изготовления устройства

Оснащение и оборудование, использованное при создании работы

• Плата Arduino nano 3.0
• Сервомоторы
• Компьютер
• 3D-принтер

Описание

Автором в рамках создания проекта было проведено исследование, результат которого показал востребованность проекта со стороны учителей и учеников.

При создании устройства была продумана конструкция изделия, разработана объёмная компьютерная модель. С помощью специального программного обеспечения подготовлен файл компьютерной модели и напечатаны детали макета на 3D-принтере.

Автором продумана схема разводки электронных компонентов на макетной плате, разведены комплектующие, согласно схемы, на плате Arduino.

Автором создано программное обеспечение устройства:

• нарисован дизайн приложения в графическом редакторе;
• написаны алгоритмы поведения устройства;
• соединены в программном коде алгоритмы поведения и прописанный редактором графический интерфейс;
• загружен программный код в аппаратную плату.

Изделие представляет собой платформу с поршнями из пластика с полой нишей в нижней части изделия для размещения электронных составляющих и аппаратной платы, с помощью которой осуществляется управление устройством.

Основной прототип генератора рельефа

Корпус вазы создан при помощи технологии аддитивной 3D-печати. Автор воспользовался 3D-принтером Picaso designer pro 250. Для создания компьютерной модели автором использовалось приложение Autodesk fusion 360.

В качестве электронных компонентов для устройства автор использовал аппаратные платы Arduino nano v3.0, вводное устройство, транзистор, специально изготовленные поршни и пластик для 3D-принтера.

Для написания программы управления устройством использовалась среда разработки Arduino IDE, состоящая из встроенного текстового редактора программного кода, области сообщений, окна вывода текста, панели инструментов с кнопками часто используемых команд и нескольких меню. Это позволило реализовать все необходимые модели поведения: подъём по требованию или по установленному коду.

Электропитание разрабатываемого устройства автор предлагает от блока питания 9В, подключаемого к розетке.

Результаты работы/выводы

Был выполнен обзор аналогов для выявления положительного и отрицательного опыта подобных разработок. Полученный результат помогает автоматизировать процесс создания макетов как для уроков географии, так и для научно-исследовательской деятельности. Произведён расчёт экономической эффективности проекта, показывающий целесообразность применения и низкую себестоимость разработки.       

Перспективы использования результатов работы

Проект подтверждает огромные возможности использования технологий 3D-моделирования и применения аппаратной платформы Arduino и показывает доступность и легкообучаемость данным технологиям.

В продолжении развития разработки видятся следующие этапы: проверка работоспособности с увеличением масштаба и сложности рельефа, изготовление после тестирования рабочей версии прототипа.

Сотрудничество с вузом/учреждением при создании работы

РТУ МИРЭА