Informatii generale
- Categorie: Roboti
- Judetul: Iași
Descriere
Cercetarea și explorarea spațiilor greu accesibile oamenilor este o provocare fără echipamente specializate și adeseori foarte scumpe. Pentru a rezolva această problemă am dezvolatat un robot care își poate mișca independent fiecare picior, astfel având o mobilitate crescută, ce i-ar permite să exploreze teren accidentat. Pentru controlul precis a servomotoarelor folosim calcule numerice complexe pentru a determina poziția fiecărui servomotor. Forma inspirată de la arahnide îi oferă mobilitate crescută și adaptabilitate la diferite tipuri de teren.
Pentru dezvoltarea robotului am urmat pași fundamentali pentru procesul de inginerie și programare: ne-am uitat la alte proiecte asemănătoare (în special alți roboți hexapozi), ne-am dezvoltat propria strategie, am proiectat robotul în CAD (Computer Aided Design), am construit și testat primele prototipuri de picioare, am construit prima versiune din lemn tăiat la CNC și piese printate 3D și am dezvoltat un cod complex structurat pe baza unor stagii de prelucarare și o diagramă de stare care coordonează sarcinile pe care robotul le îndeplinește.
Robotul este în faza de dezvoltare, iar până în momentul actual reușește să meargă constant în diferite moduri de mers și să treacă de anumite obstacole. În timpul dezvoltării am îmbunătățit structura picioarelor și a circuitului electric pentru a maximiza potențialul robotului. Următoarea etapă este să implementăm datele primite de la senzori pentru a stabiliza automat robotul, să dezvoltăm un mod autonom pentru a putea parcurge distanțe mai mari și să îmbunătățim ansamblul electric.
Mai multe detalii se regasesc in documentatia completa
Tehnologii
Structura robotului:
Robotul este structurat în 3 mari componente:
• Corpul robotului, formată de toate plăcile de aluminiu, având o formă hexagonală
• Picioarele robotului, formată din 3 segmente delimitate de articulațiile sale
• Placa electronică, situtată deasupra robotului, conținând toată electronica robotului exceptând servomotoarele de pe picioare.
Filozofia mecanică a robotului:
Robotul este construit după modelul arahnidelor, având 6 picioare, ce îi oferă mobilitate îmbunătățită și adaptabilitate la diverse terenuri accidentate. Spre deosebire de picioarele arahnidelor, care au în general 7 puncte de pivot, noi folosim doar 3 puncte de pivot pe fiecare picior. Am ales să punem doar 3 puncte pentru că nu avem nevoie de atât de multă afinitate cum au arahnidele, dar și pentru că adăugând încă 4 puncte de pivot ar fi crescut foarte mult complexitatea robotului.
Partea din față este folosită pentru a adăuga senzori și camere, folosiți atât pentru orientarea robotului, cât și pentru scanarea mediului înconjurător.
Am folosit strategia Upgrade Focused, prin care facem upgrade-uri mici, constant, astfel când aducem modificări robotului le punem direct pe robotul actual, fără să fim nevoiți să tăiem din nou plăcile sau să reprintăm multe piese.
Forma și structura robotului:
Robotul este construit în forma de prismă hexagonală regulată, de care sunt atașate picioarele și componentele electronice. Forma de hexagon ne permite să punem picioarele din mijloc în exterior pentru a avea mai multă mobilitate și stabilitate mai bună. Astfel avem și loc mai mult pe placă pentru componentele electronice, aceasta având formă asemănătoare cu placa exterioară.
Perpendicular pe cele 2 plăci exterioare se află cele 2 plăci din interiorul robotului care asigură rigiditatea structurală. Pe fiecare parte este câte o placă, iar ele sunt prinse de 4 prinderi din aluminiu, care le conectează și de plăcile exterioare. Această prindere ne oferă 2 avantaje:
• Robot mai îngust fiindcă secțiunea din mijloc are doar 15,5mm.
• Spațiul dintre plăci este folosit pentru a trece cablurile de le servomotoare, evitând riscul de a se agăța.
Cerinte sistem
Scopul Proiectului:
Scopul proiectului este de a dezvolta un robot cu 6 șase picioare, capabil să modifice geometria individulă a fiecărui picior și de a dezvolta o platformă modulară pentru a putea fi adaptat după nevoi și cerințe. Geometria robotului poate fi modificată pe lățime, lungime și înălțime, folosind soluții analitice în funcție de perametrii impuși de mediile restrictive. Platforma modulară este gândită astfel încât să fie accesibilă pentru oricine și poate fi modificată și evoluată după necesități.
În configurația aceasta, robotul este gândit să fie folosit în cercetare și în mod industrial. Poate fi folosit pentru a explora medii noi și zone în care nu pot ajunge oamenii. Față de alte opțiuni existente, acesta este mai eficient din punct de vedere al fiabilității, al energiei și al prețului de construcție. Aceste avantaje ajută industria să avanseze fără a fi nevoie de echipamente scumpe și dezvoltare care durează mult timp. Proiectul nostru este o platformă ce oferă o bază care e deja într-un stadiu avansat, dar pe care se poate dezvolta în continuare.
Obiective:
• Folosirea a 18 servomotoare distribuite câte 3 pe picior, pentru a avea mobilitatea necesară explorării terenului accidentat.
• Geometria robotului se poate modifica cu retușuri minime în cod.
• Proiectarea 3D a pieselor pentru picioare astfel încât fiecare secțiune să aibă un unghi larg de acțiune.
• Dezvoltarea unui circuit electric capabil să suporte sarcina mare a servomotoarelor și capabil să funcționeze pe o perioada de cel puțin 1h.
• Crearea unui model de determinarea a traiectoriei dinamice în momentul unui pas în funcție de multipli parametri de la consolă.
Problema identificată spre rezolvare, stadiul actual în domeniu.
Explorarea mediilor noi sau inaccesibile oamenilor este o provocare, pentru că în lipsa unor echipamente performante, accesul nu este posibil. Aceste echipamente, fie că sunt roboți, drone, costume sau alte echipamente specializate, pot ajunge la costuri foarte mari. Noi ne dorim să dezvoltăm un echipament mult mai accesibil, care să nu fie limitat la un singur scop, ci să poată fi modificat ușor în funcție de utilizare.
În acest moment există echipamente capabile să exploreze aceste zone (de exemplu rovere, hexapozi și drone), dar vin în general cu costuri crescute (2000 euro - 3000 euro) și sunt dezvoltate în special pentru un singur domeniu. Variantele care sunt la un preț mai accesibil și sunt disponibile publicului larg nu sunt construite calitativ și nu oferă posibilitatea de a fi dezvoltate mai mult, atât mecanic cât și din cod.
Realizatori
Constantin Rares Grecu
- Scoala: Liceul Teoretic de Informatica “Grigore Moisil” Iasi
- Clasa: 12
- Judet: Iași
- Oras: Ciurbesti
Screenshots
