XI Международная студенческая научная конференция Студенческий научный форум - 2019

Современную жизнь человека невозможно представить без роботизации процессов.

Но, чем больше происходит внедрение робототехнических систем в производственную сферу, тем острее ощущается проблема в нехватке кадров, обладающих достаточной квалификацией.

В соответствии со сложившейся ситуацией, необходимо принимать меры по популяризации основ данной науки в учебных учреждениях (школах, колледжах и университетах).

Современные технологии позволяют популяризировать робототехнику с самого раннего возраста. Ученики школ, обучающиеся ВУЗов, имеют возможность познакомиться с основами дисциплины на уровне, достаточном, для дальнейшей адаптации к потребностям промышленной роботизации.

В качестве примера наиболее перспективного и одновременно с этим, доступного для широкого круга пользователей продукта, можно привести конструктор на платформе Arduino.

Его преимущества перед другими конструкторами заключаются в следующем:

Доступная цена;

Распространенность (наличие в сети магазинов электроники);

Большое количество многофункциональных датчиков;

Свободный доступ к методической базе.

В качестве примера, можно рассмотреть проект «Автоматическая дверь в мастерскую с использованием платформы Arduino, серводвигателя и ИК-датчика».

Для данного проекта требуется иметь в наличии:

Материнская плата «ArduinoUNO» - 1 шт.;

Серводвигатель – 2 шт.;

ИК-датчик – 1 шт.;

Батарейка (на 9 V) -1 шт.

При дальнейшей работе с проектом следует понимать принцип работы ИК-датчика, наглядно принцип работы показывает рисунок 1.

Рис.1 (Принцип работы ИК-датчика)

Перейдем к изучению последовательности выполнения действий в проекте:

Человек с предметом в руках (коробка / ящик / пакет), подходит к двери, где на уровне обычной дверной ручки расположен ИК-датчик, ИК-датчик посылая инфракрасные волны, фиксирует приближение человека.

При фиксировании ИК-датчиком приближении человека, от ИК-датчика подается сигнал на материнскую плату, где происходит обработка сигнала и подается команда на серводвигатель, которым выполняется работа по открытию двери.

Серводвигатель с нулевого положения ( = ) до заданного положения (открывается дверь до значения = ÷ ).

В программе срабатывает задержка на временной отрезок для открытия двери ( 10 ÷ 30 сек.) и серводвигатель возвращается в нулевое положение ( = ).

Дверь закрывается. Дверь готова к новому циклу.

Программа считается выполненной успешно, если все действия выполнены с временной задержкой ( = ± 2,5 сек.) и выполнена в той последовательности в которой запрограммирована.

Для программирования материнской платы можно использовать встроенный библиотеки для серводвигателя (servo) и ИК-датчика (IRsensor).

Рассмотрим графическое изображение рассматриваемого проекта. (модели модернизации представлены на рисунке 2.)

Рис. 2 (Модели, модернизируемые в проекте)

Перейдем к разбору особенностей подключения, составляющих к материнской плате:

ИК-датчик:

Самое главное – это нужно учесть, что стандартный функционал датчика можно расширить, подключив пины IN и GND – к датчику освещенности и тогда датчик движения будет срабатывать только в темноте. (Рисунок 3 показывает, как будет работать датчик при использование данного подключения)

Рис. 3 (Принцип работы)

Серводвигатель:

При работе с серводвигателем нужно учитывать схему подключения серводвигателя к Arduino: черный провод присоединяем к разъёму GND; красный провод к разъему 5 V; оранжевый / желтый провод к аналоговому выводу с ШИМ (широтно импульсная модуляция).

Управление серводвигателем на Arduino достаточно просто, но по углам поворота они делятся на и , что очень важно учитывать.

Проанализировав проект можно сделать следующие выводы:

Проектная база доступна каждому, у кого есть компьютер или ноутбук;

Доступность проекта по цене ( 500 рублей);

Проект можно полностью осуществить, используя встроенную библиотеку Arduino;

Данный проект обеспечивает прохождение без затруднения, в мастерскую / гараж, имея при этом в руках какой-либо предмет / груз. Тем самым человек не выполняет лишних действий.

С помощью данного или похожего проекта, можно привить интерес учащихся к робототехнике и показать ее применение в бытовой и промышленной среде.

Л и т е р а т у р а

Мамичев Д.И. Роботы и игрушки своими руками – Москва, СОЛОН-Пресс 2017. – 196 с.: ил.

Пигарев Л.А. Электроника (конспект лекций) – Санкт-Петербург, СПбГАУ 2016. – 105 с.

Масленикова О.Н. контрольно-измерительные материалы. Информатика. 5 класс. – Москва, ВАКО 2016. – 64 с.

Лихачев А.В. Автоматика (конспект лекций) – Санкт-Петербург, СПбГАУ 2014. – 171 с.

Базовый курс на Arduino[Электронный ресурс]. – URL: http://robotclass.ru/courses/arduino-basics/ (дата обращения: 17.10.2018).

Сервоприводы в проектах Arduino[Электронный ресурс]. – URL: https://arduinomaster.ru/motor-dvigatel-privod/servoprivody-arduino-sg90-mg995-shema-podklyuchenie-upravlenie/(дата обращения: 18.10.2018).

Код для цитирования: Скопировать