Макет онагра с системой управления голосовыми командами

Актуальность

В старшей школе одной из самых сложных тем курса механики является изучение законов импульса.

Цель

Цель работы состоит в предоставлении возможности формирования у обучающихся межпредметных комплексных профессиональных навыков в области механики, конструирования, электроники и схемотехники, 3D-моделирования и прототипирования, программирования посредством проектирования и разработки макета онагра с подсистемой голосового управления.

Задачи:

1. Обзор и анализ предметной области.
2. Обзор и анализ инструментов для достижения цели.
3. Проектирование и разработка макета онагра.
4. Создание и отладка системы голосового управления.
5. Проведение экспериментов.
6. Подведение итогов.

Оснащение и оборудование, использованное при создании работы

• Микрокомпьютер Raspberry PI версии Model 3B
• 2 сервопривода: TowerPro MG995, TowerPro MG90S
• 4-фазный шаговый мотор 28BYJ-48
• 4 тактовые кнопки
• Блок питания с напряжением 12 В и максимальной силой тока 2 А, а также преобразователь напряжения, который понижает напряжение до 5 В

Описание

Конструкция катапульты обеспечивает подвижность катапульты относительно центральной оси Z, проходящей через катапульту. Таким образом, итоговая конструкция системы позволяет поворачивать катапульту на заданный пользователем угол при необходимости. Реализована градусная шкала для определения корректности поворота катапульты относительно стартовой позиции, на катапульте присутствует указатель, однозначно определяющий угол её поворота. Конструкция подсистемы метания выполнена в виде «ложки» (рис.1). Конструкция устройства содержит в себе датчики и исполнительные устройства, необходимые для реализации голосового управления устройством, а также управления устройством при помощи кнопочного ввода. Конструкция устройства содержит в себе подсистему автоматической подачи снарядов (не менее 8 штук). В качестве снарядов должны использоваться шарообразные объекты с диаметром 13 мм. Ручная зарядка системы метания возможна. Конструкция подсистемы метания имеет возможность управления дальностью стрельбы. Разработаны 3D-модели устройства и его составных частей. Разработанное программное обеспечение даёт возможность бесперебойного управления устройством (как при помощи голосового управления, так и при помощи кнопочного ввода). Разработанное устройство воспринимает голосовые команды «ОГОНЬ», «ПЛИ», «ПУСК» для активации механизма метания снаряда (возможно добавление других голосовых команд). Также разработанное устройство воспринимает голосовые команды для поворота катапульты относительно своей оси в формате «ВЛЕВО N» (соответствует направлению против часовой стрелки) или «ВПРАВО N» (соответствует направлению по часовой стрелке).

Рисунок 1. Схема механизма выстрела и перезарядки

Результаты работы/выводы

Разработанное устройство успешно прошло все испытания и доказало возможность бесперебойной работы.

Рисунок 8. Фотография устройства со стороны жёлоба                 Рисунок 7. Рендер 3D-модели разработанного устройства

Результатом работы проектной команды является устройство, полностью соответствующее предъявленным требованиям и функционирующее согласно предлагаемому регламенту испытаний. Разработанная система обладает необходимой функциональностью и надёжностью, готова к бесперебойной эксплуатации.

Перспективы использования результатов работы

Улучшение работы приложения, маркетинговое продвижение продукта, добавление новых функций.