Перспективный робот на базе конструктора VEX EDR (2648 Кб)

Департамент образования
города Москвы
ФОРУМ «ИНЖЕНЕРНЫЙ СТАРТ 2015»
Номинация: «МОДЕЛИРОВАНИЕ»
Название проекта: Перспективный робот
на базе конструктора VEX EDR
Автор
Шведков Иван
ГБОУ Лицей 1523
Разумов Ю.И.,
специалист
ЦТПО МИФИ
ОПИСАНИЕ ПРОЕКТА
АКТУАЛЬНОСТЬ И НОВИЗНА ИССЛЕДОВАНИЙ
Проектирование данного робота выполнено на базе конструктора
компании VEX модели EDR как на самой совершенной платформе
перспективного контроллера Cortex. Как известно в 2015-2016 году
многие роботы обновили свои «мозги»- контроллеры.
1. Перспективность робота – создать робота для участия в
соревнованиях.
2. Спроектировать ходовую часть для преодоления препятствий.
ОПИСАНИЕ ПРОЕКТА
ЦЕЛИ И ЗАДАЧИ ПРОЕКТА
Основная цель работы –создание робота для участия в соревнованиях.
1. Задача по конструированию шасси для перемещения робота по
горизонтальной плоскости с препятствиями;
2. Сконструировать манипулятор для выполнения задачи перемещения
объекта при работе на испытательной площадке;
3. Сконструировать механизм для хватания объектов типа банки или
мяча;
4. Запрограммировать робота для дистанционного управления и
выполнения основных команд точного движения.
ОПИСАНИЕ ПРОЕКТА
КРАТКОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТ
(Основные этапы выполнения исследований: 3-5 этапов)
1. Этап создания эскиза робота и отбор известных решений.
Сборка робота из Робот VEX EDR из перфорированных
металлических деталей – профиля и пластин, пластиковых
элементов передач – зубчатые колес, шкивов и колесных пар.
Все эти комплектующие были использованы при разработке
собственной модели перспективного робота.
2. Испытание конструкции робота при движении на маршрутах
с различным покрытием.
3. Программирование на языке ROBOTC перспективного
контроллера Cortex.
ОПИСАНИЕ ПРОЕКТА
МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ
При проектировании перспективного робота была применена
современная концепция развития робототехники, когда применяется
комплексное решение.
В комплексное решение входят следующие этапы:
создание виртуальной модели;
конструирование шасси робота;
прототипирование функциональной части - манипулятора;
проектирование системы управления роботом;
изготовление деталей методом лазерной резки или на 3D принтере.
ИСПОЛЬЗУЕМОЕ ОБОРУДОВАНИЕ
1. В ходе проектирования и прототипирования робота были
использовано оборудование по лазерной резке из листового
материала и печать на 3D принтере.
2. Сборка робота производилась с использованием современных
слесарных инструментов: ключей и шестигранников.
Сборка конструкции робота
Изучение манипуляторов. Плуг
Манипуляторы могут быть классифицированы в трёх основных категориях:
Плуг; Ковш; Фрикционный захват.
ПЛУГ
В
первую
категорию
входят
манипуляторы, прилагающие одну
силу к стороне объекта. Они
перемещают объекты, не поднимая
их.
Одной
из
наиболее
распространенных
форм
этих
манипуляторов
является
обыкновенный плуг.
Изучение манипуляторов. Ковш
Ковш:
Ко
второй
категории
принадлежат
манипуляторы,
которые прикладывают силу ко
дну объекта таким образом с
целью
его
подъема
и
перемещения.
Наиболее
распространенной формой этого
типа манипуляторов является
ковш.
Изучение манипуляторов. Фрикционный захват:
В третью категорию входят манипуляторы,
которые прикладывают нормальную силу
между объектом и фрикционной
поверхностью и, затем, манипулируют
объектом, используя силу трения между
ним и фрикционной поверхностью. Эта
категория манипуляторов может быть
представлена с помощью фрикционного
захвата. Наиболее распространенной
формой этого манипулятора являются
клещи, зажимающие объект между
пальцами; пальцы прилагают к объекту
нормальную силу, нажимая на него, при
этом трение, возникающее между пальцами
и данным объектом, позволяет
манипулировать последним.
Изучение манипуляторов. Зажимные клещи:
Зажимные клещи представляют
собой пример фрикционного
захвата. Зажимные клещи можно
собрать с использованием всего
нескольких деталей. Клещи при
этом обладают способностью
захватывать объекты различных
типов.
Изучение манипуляторов
Роликовые клещи:
Одним из наиболее распространенных и
эффективных типов объектных
манипуляторов в соревновательной
робототехнике являются роликовые клещи.
В конструкции манипуляторов этого типа
для проталкивания игровых объектов
внутрь робота используются вращающиеся
колеса или ролики. Подобные
манипуляторы также являются
разновидностью фрикционных захватов, так
как принцип их действия основан на трении
между роликами и объектами, которые они
удерживают.
Изучение манипуляторов
Захват с верхней подвижной челюстью:
Еще одним распространенным типом
соревновательного объектного
манипулятора является захват с верхней
подвижной челюстью.
Этот тип манипуляторов реализован с
помощью неподвижной нижней челюсти
и приводной верхней челюсти. Этот тип
манипуляторов, по сути, представляет
собой комбинацию ковша и
фрикционного захвата. Нижняя челюсть
прилагает к объекту нормальную силу,
направленную вверх, тогда как верхняя
челюсть, нажимающая сверху, создает
нормальную силу.
ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ
ЛИЧНЫЙ ВКЛАД АВТОРА ПРОЕКТА
• познакомился с физическими основами трения и тяги
путем исследования методик их применения при
проектировании ходовой части робота.
• познакомился с разными типами приводных систем
роботов и изучил их отличия.
• применил, полученные знания об электромоторах
постоянного тока и передаточных отношениях из
предыдущих конструкций, чтобы спроектировать силовую
передачу для ходовой части робота.
ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ
Основные результаты при проектировании конструкции
1. Разработана конструкция ходой части робота
2. Выбран манипулятор среди многообразия конструкций
3. Выбран универсальный механизм для хватания объектов
типа банки и мяча;
СПАСИБО ЗА ВНИМАНИЕ!