Проекты

Изучение Шагающих механизмов

Работа призёра конкурса проектов и исследований «Наука для жизни» открытой городской научно-практической конференции «Наука для жизни» в секции «Машиностроение и транспорт. Робототехника»

Направление работы: Робототехника
Авторы работы: МАОУ «Гимназия г.Троицка»
Предметы: Информатика
Классы: 9 класс
Мероприятия: Конкурс проектов и исследований «Наука для жизни» открытой городской научно-практической конференции «Наука для жизни» 2021 года

Актуальность

Замена человеческого труда машинным является визитной карточкой нашей эпохи. В последнее время всё большие обороты набирает тенденция использования и внедрения робототехнических устройств. Однако для эффективной, выгодной и рациональной эксплуатации подобных механизмов требуется рассмотреть множественные аспекты их существования, в том числе и перемещение в пространстве. Роботы, обладающие широкой специализацией, используют один из трёх принципов движения: колёсный, гусеничный, шагающий. Колёсные роботы способны успешно работать лишь на ровной поверхности. Гусеничные модели обладают большей проходимостью, но вместе с тем травмируют почву и требуют определённый угол наклона поверхности. Шагающие же механизмы бережнее воздействуют на окружающую среду, посему легли в основу проекта.

Цель

Изучить возможные принципы и закономерности движения шагающих механизмов, воссозданных в виде роботизированных устройств.

Задачи

1.Провести проектирование и конструирование моделей.

3. С помощью программирования закрепить за роботами определённые алгоритмы действий, исследовав работу датчиков и сервомоторов.

4. Протестировать робототехническое устройство.

Оснащение и оборудование, использованное в работе

• 3D-принтер

• PLA-пластик

• Колёса от конструктора LEGO

• Набор пластырей

• Литий-ионные батареи марки 18650

• Сервомоторы марок «SG 90», «MG 996 R»

• Платы Arduino Uno

• Паяльник, набор базовых инженерных инструментов

• Наборы болтов и гаек

Описание

Автор провёл исследование в области робототехники, изучив зависимость особенностей движения модели от её устройства.

Проведя ряд наблюдений и мыслительных преобразований, автор сформулировал основную гипотезу. Количество типов движения робототехнического устройства, а также сложность их реализации зависит от числа используемых сервомоторов, расположения двигателей и самого строения конструкции. Далее были спроектированы модели.

Детали моделей, за исключением моторов и микроконтроллеров, напечатаны на 3D-принтере, а затем собраны воедино с электротехническими компонентами.

Получившиеся модели запрограммированы на отведённые им задачи при помощи языка mBlock.

Заключительное тестирование робототехнических устройств, в ходе которого гипотеза, проверенная на практике, доказала свою корректность и достоверность.

Результаты/выводы

Существует возможность создать робототехническое устройство на базе 3D-моделирования и 3D-печати.

Были сконструированы и протестированы модели, которые позволяют выполнять определенные функции.

Количество типов движения робототехнического устройства, а также сложность их реализации зависит от числа используемых сервомоторов, расположения двигателей и самого строения конструкции. Каждую из этих характеристик и особенностей необходимо учитывать как на теоретической, так и на практической стадии разработки для успешного конечного результата.

Робот может управляться оператором либо работать по заранее составленной программе. Использование роботов позволяет облегчить или вовсе заменить человеческий труд на производстве, в строительстве, при рутинной работе, при работе с тяжёлыми грузами, вредными материалами, а также в других тяжёлых или небезопасных для человека условиях.

Перспективы использования результатов работы

Созданные модели могут применяться для проведения поисково-спасательных операций; разведки территории; наблюдения за животными; изучения планет с разнообразным грунтом; изучения водных пространств. Также роботы могут быть использованы на уроках биологии, физики и математики либо просто для развлечения.

При должном изучении шагающие механизмы откроют новые горизонты, широкий спектр возможностей, принесут человечеству немалую пользу.

Мнение автора

«Я впервые принимал участие в мероприятии подобного формата. Однако после выступления пришёл к выводу, что конференция «Наука для жизни» открывает перспективы и возможности для самореализации каждому человеку, стремящемуся постигать новое».Работа победителя конкурса проектов и исследований открытой городской научно-практической конференции «Наука для жизни» в секции «Машиностроение и транспорт. Робототехника»