Шестнадцатая научная конференция «Шаг в будущее, Москва» РАЗРАБОТКА И ИССЛЕДОВАНИЕ ВОЗМОЖНОСТЕЙ ПРОГРАММИРУЕМОГО САМОХОДНОГО МЕХАТРОННОГО АППАРАТА Автор: Ривкин Андрей Маркович, Л ицей 1581, 11 класс Руководитель: Власов Андрей Игоревич Доцент кафедры Иу4 МГТУ им Баумана, к.т.н.

Актуальность работы Работа на других планетах и исследование труднодоступных мест Автоматизация рутинных работ Автоматизация опасных для человека работ Создание устройств, облегчающих работу человеку Качество и быстрота выполнения задачи Картинка с областями применения

Цель проекта: Исследование архитектуры и принципов построения мехатронных аппаратов Исследование датчиков Robo-PICA Исследование методов программирования микроконтроллера PIC Исследование методов навигации робота в пространстве Исследование возможности и ограничений использования для навигации метода цветовой разметки Создание самоходного мехатронного аппарата Robo-PICA Решаемые задачи:

Архитектура и компоненты СМА Механическая часть Рама Батарейный отсек Гусеницы Датчики (гибкое расположение) Электрическая часть Электрическая схемы выполнена на одной печатной плате Микроконтроллер PIC16F877A Исполнительные устройства Датчики (стандартный разъем)

Датчики и исполнительные устройства Базовый комплект датчиков ZX-03 - инфракрасный отражатель, позволяющий определить цвет объектаZX-03 - инфракрасный отражатель, позволяющий определить цвет объекта ZX-08 - инфракрасный датчик бесконтактного обнаружения объектовZX-08 - инфракрасный датчик бесконтактного обнаружения объектов ZX-05 – инфракрасный приемник, для приемаигналов с пульта дистанционного управления ER – 4ZX-05 – инфракрасный приемник, для приема сигналов с пульта дистанционного управления ER – 4 Дополнительные датчикиДополнительные датчики Исполнительные устройстваИсполнительные устройства МоторыМоторы ДинамикДинамик ЭкранЭкран ЛампочкиЛампочки Программа – связь датчиков и исполнительных устройствПрограмма – связь датчиков и исполнительных устройств

Пример: Инфракрасный отражатель ZX - 03 Испускает инфракрасный сигнал и затем ловит отражение этого инфракрасного сигнала от поверхности Отраженный сигнал попадает на базу транзистора и открывает его Работает только в непосредственной близости к объекту (3-8мм) Расположен под рамой Позволяет определить цвет поверхности

Программирование микроконтроллера Программа чтения с датчиков и отображения на дисплей Программа управления двигателями Программа вывода данных на компьютер

Способы навигации – преимущества и недостатки Водитель-тренер Дорого Неточно GPS-навигация Дорого Не действует в закрытых помещениях Программа Не точно Рельсы Прокладка рельс Не удобно при малых расстояниях Разметка (Ч/Б) Недорого Просто менять Непредсказуемость поведения при пересечении маршрутов Цветовая разметка -

Методика исследования Выбор цветов разметки Анализ влияния внешних факторов: Освещенность Загрязненность Тип поверхности Создание образцов Создание программы измерения уровня отражения Измерения Сведение данных в таблицу Построение графика Анализ полученных данных Выводы

Выбор цветов разметки Вначале 9 основных цветов при одинаковых условиях Отличаются: Черный, Белый и Коричневый Создали Серый и Темнозеленый Можно использовать 5 хорошо определяемых цветов

Анализ влияния типа освещения на показания датчика Показания не зависят от освещения Можно использовать в темноте

Анализ влияния загрязнений Загрязнения сильно искажают показания датчика Нельзя использовать на улице

Анализ влияния типа поверхности 4 различные поверхности с разной плотностью и текстурой Показания не зависят от типа поверхности

Результаты работы Был создан СМА Исследована архитектура, датчики и программирование СМА Мехатронные устройства на базе PIC микроконтроллера просты в изготовлении, недороги, могут быть использованы в промышленных целях Метод цветовой разметки может использоваться для навигации в Закрытых помещениях В неосвещенных местах (туннели, шахты) Выбраны цвета наиболее удобные для использование при разметке

Демонстрация

Вопросы