Проектная работа «Погрузчик на Ардуино»

Модель автоматизированного погрузчика на платформе Ардуино.

Выполнил: учащийся 8 класса

Суворов Тимофей

Введение

Современное общество не смотря на современные технологии, все еще использует ручной тяжелый, а иногда и опасный труд для транспортировки , сбора и хранения различных предметов, материалов, веществ. Для того, чтобы сберечь здоровье, труд человека необходимо использовать автоматизированные машины. Для нас стало интересно, как можно создать такую машину- погрузчика.

Данная проектная работа посвящена, созданию автоматизированной машины погрузчика, так как машина автоматизирована, то ее можно дальше называть Робот, основываясь на определение из Википедии[4]. Наш Робот- «погрузчик» будет являться демонстрационной моделью.

Таким образом целью нашего проекта стало создание робота, способного самостоятельно перемещать и сортировать «груз» на различные территории. Для достижения цели были поставлены следующие задачи:

Провести исследование имеющихся роботов погрузчиков.

Разработать подъемный механизм.

Собрать Робота и составить программу работы под управлением Ардуино Uno.

Провести тестирование и отладку модели

Проанализировать полученные результаты.

Актуальность и новизна работы: Проект сделан для работы в местах где человеку будет сложно работать(например переработка мусора, работа с опасными веществами и т.д.). Таких мест сейчас становится всё больше и больше и из-за этого наш проект будет очень полезен в этих местах.

Место и срок выполнения: Проект выполнялся в Рогачёвской СОШ, в классе технологии и информатики.

Работа делалась с 15 января 2018 года по 20 марта 2018 года.

Теоретическая часть.

Из определения Роботов следует что их использование предназначено в тех, местах где человеческий труд является или/и, довольно опасным например угольные шахты, завалы в городах после природных катастроф, или приносящим существенный вред здоровью например сортировка мусора. Либо не выгодным с точки зрения использования человеческого труда, например на складах. В портах вместо использования огромных кранов.

Для создания данного типа робота, прежде всего необходимо понять его принцип работы. В итоге по упрощенной схеме он должен делать : 1) передвигаться 2) анализировать, есть ли что грузить 3) уметь «передвигать» «груз» в нужном направлении.

После изучения литературы и рода подобных проектов, мы поняли, что основная трудность будет заключаться в создании подъемного механизма, кроме этого сложность заключалась в том, что робот должен уметь «возвращаться» на исходную точку.

Исходя из этого перед нами стали следующие задачи:

Разработать захват и подъемный механизм.

Правильно расположить на платформе остальные детали робота.

Разработать программу, учитывающие условия «возврата» робота.

В результате мы должны получить робота, умеющего перевозить грузы в заданную точку.

Поэтапное выполнение работы.

1.В процессе проектирования нужно было разобраться со способом захвата т.к.у нас было 2 варианта, 1 – мы делаем захват клешнёй, 2 – мы делаем захват как у подъёмников. Мы решили сделать захват, как у подъёмников и оставалось решить какой будет основа и какие вещи он будет перемещать. В итоге выбрали основу- прямоугольной, но потом мы решили закруглить её спереди, а «груз» на этапе моделирования, который мы будем перемещать сделали из конструкторов Lego.

В начале был сделан примерный набросок расположения деталей, основания ( рис.1 )робота и механизма подъёма(рис.2).

Рис1. Расположение деталей и основание робота

Рис. 2. Подъёмный механизм.

Размеры- 150мм х 100мм, оттачивание производили на электронном лобзике и на шлифовальном станке.

Работа на электронном лобзике

Работа на шлифовальном станке

2. Далее установили детали на полученной платформе. Столкнулись с проблемой по созданию переднего колеса. Мы решили сделать колесо на основе шарика. (рис.3)

Рис3.Шариковое колесо

Рис 4. размещение компонентов на платформе.

Использованы следующие компоненты:

Arduino Uno - компьютер небольшого размера. Выполнен на базе процессора ATmega328p с чипом Mega 16U2. Драйвер моторов двухканальный L298N/2A Отсек для батареек 4хАА без штекера. Макетная плата мини (красная). Модуль 4-х датчиков препятствия.

Для создания подъемного механизма использованы: три опоры на которые прикреплена платформа. Эти опоры могут подниматься вверх и вниз. К платформе прикреплены две детали выполняющие роль балок которые поднимаются и тем самым захватывают груз. Подъёмы осуществляются за счёт сервопривода на который намотана нитка привязанная к задней опоре. При движении сервопривода с насадкой нитка начинает тянуть за собой опору и поднимает механизм.

Заключительный этап: робот работает следующим образом: Работа погрузчика: 1. Робот едет по линии до того пока не заметит препятствие. 2. Когда робот увидит препятствие своим датчиком линии он определит цвет и поднимет груз. 3. Робот едет по тому же пути что ехал до препятствия, но назад к базе. 4. На базе робот в зависимости от цвета груза: если он будет чёрным положит слева от себя, если белый, то справа от себя.

Результаты работы: Цель была достигнута и наш робот смог сам развести чёрные и белые кубики на базу отправки. Задачи, которые мы преследовали были выполнены т.к. на примере этого робота можно будет создать такого же робота только с большими габаритами который будет автономно работать в местах где опасно работать человеку.

Заключение

Нам удалось создать робота который смог выполнить поставленную цель. В будущем эти роботы смогут заменять людей в выше указанных местах, а человек будет работать на менее сложных должностях или будет отдалённо управлять подобными роботами. Наша работа в будущем сможет становиться лучше и больше (в плане места использования, например в космосе).

Литература

Петин В., Биняковский А. Практическая энциклопедия Arduino: ДМК-Пресс, 2017г.  

Ревич Ю., Занимательная электроника./ БВХ- Петербург, 2009г

https://lesson.iarduino.ru/page/urok-33-obuchaem-arduino-robota-ezdit-po-linii

https://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%A0%D0%BE%D0%B1%D0%BE%D1%82 (дата обращения 15.03.2018г.)

Приложение

Погрузчик вид сверху

Погрузчик вид сбоку

Погрузчик вид с боку 2

Вид снизу