Роботизированный комплекс «Погрузчик»

Районный слет ученических производственных бригад и трудовых объединений школьников

Роботизированный комплекс «Погрузчик»

Авторы:

Дружинин Александр,

Дубиков Роман

МОУ СОШ № 22, 8 класс,

х. Стародворцовский

Руководитель проекта: Ермилов И.И.

2013 г.

Применение роботов в производстве

Робототехника в качестве нового научно-технического направления появилась в результате крупнейшего прогресса в развитии механики и вычислительной техники. Любой промышленный робот манипулятор представляет собой уникальный класс машин, которые отвечают за выполнение функций информационных и рабочих машин. Появление робототехники определено потребностями непрерывно развивающегося общества. Следует заметить, что их удовлетворение возможно исключительно на основе последующего увеличения производительности труда. Одним из наиболее важных резервов подобного роста в условиях дефицита рабочей силы считается автоматизация и комплексная механизация производства.

На сегодняшний день дифференциация производства на огромное количество простых операций, которые многократно повторяются, привела к утомительным, монотонным, трудовым действиям, реализуемыми на конвейере людьми. Труд, который лишен творческого содержания, опасный для жизни и монотонный, обязан быть уделом роботов.

Использование промышленных роботов манипуляторов поможет улучшить условия труда, который является потенциально опасным для человеческого здоровья: при наличии вредных химических веществ, радиоактивных материалов, в литейных цехах, при переработке асбеста, хлопка и т.д.

Главными факторами экономической эффективности подобных устройств, которые учитываются при их расчете, считаются как социальные, так и производственные. Эта особенность является характерной для роботов и отличает их от прочих вариантов инновационной техники, благодаря чему создана уникальные межотраслевые методы оценки экономической эффективности при их разработке, эксплуатации и хранении.

Для разработки данного проекта использовались два набора Lego Mindstorms NXT 9797. ПервоРобот NXT – робототехнический конструктор нового поколения. По сравнению с предыдущими версиями, конструктор обладает более широкими возможностями и проще в использовании – благодаря интеллектуальному блоку управления NXT, разнообразным датчикам, интерактивным сервомоторам, беспроводной технологии Bluetooth® и мощному графическому программному обеспечению.

Основные характеристики

NXT – это самый главный элемент в работе MINDSTORMS. Это разумная, контролируемая компьютером деталь конструктора LEGO, которая может заставить робот MINDSTORMS ожить и исполнять разнообразные действия. На дисплее NXT можно увидеть сообщения на английском языке.

Порты моторов

В NXT есть три порта выхода для подключения моторов. Мотор работает тогда, когда он будет подключен к одному из портов A, В или C.

Порты сенсоров

NXT также имеет четыре порта входа для подключения сенсоров. Сенсоры надо подключить к портам 1, 2, 3 или 4.

Порт USB

Кабель USB необходимо подключить к порту USB и загрузить программы с компьютера на NXT, также можно передать данные от робота на компьютер. Чтобы загрузить или обменяться той или иной информацией можно применять 6еспроводный канал Bluetooth.

Громкоговоритель

Можно сделать программу с настоящими звуками, с запуском программы можно будет услышать звуки. Кнопки NXT оранжевого цвета, это включение и выключение, светло-серые стрелки нужны для перемещения влево или вправо по меню NXT. Темно-серая кнопка отвечает за удаление или возвращение в предыдущее меню.

Кнопки NXT

С помощью оранжевой кнопки можно включить или выключить питание, светло-серые стрелки необходимы при перемещении влево - вправо по меню NXT, а темно-серая кнопка удаляет или возвращает пользователя в предыдущее меню.

Опции дисплея NXT

NXT – это широкий набор интересных функциональных возможностей.

Ниже приведены технические характеристики NXT:

• 32-битовый микроконтроллер ARM7 256 КБайт FLASH, 64 КБайт RAM 8- битовый микроконтроллер AVR 4 Кбайта FLASH, 512 байт RAM, а также беспроводный канал Bluetooth Class I I V 2.0;

• скоростной порт USB;

• четыре порта входа, шести проводной кабель для цифровой платформы;

• три порта выхода, шести проводной кабель для цифровой платформы;

• графический жидкокристаллический дисплей;

• громкоговоритель с аудиоканалом.

Описание Lego MINDSTORMS NXT 9797

В базовый набор входит: интеллектуальный блок NXT 4-мя входами и 3-мя выходами и матричным дисплеем (поддерживает USB 2.0 и Bluetooth), 3 интерактивных сервомотора, датчик звука, ультразвуковой датчик, датчик прикосновения, датчик света, 431 элементов типа LEGO TECHNIC, 7 соединительных кабелей, программное обеспечение.

· Интеллектуальный блок NXT. Программируемый, 32-разрядный блок, который имеет в своем составе беспроводный коммуникационный порт Bluetooth и порт USB. Программируемый матричный дисплей, 4 входа, 3 выхода, 6 проводная цифровая платформа. Громкоговоритель на 8 кГц. Множество предопределенных программных команд могут быть использованы непосредственно в блоке. Более сложное программирование требует использования программного обеспечения 2000077. Требует использования 6 батареек AA или аккумуляторной батарее 9798.

· Интерактивный сервомотор имеет встроенный датчик вращения, который измеряет скорость, расстояние и передает сообщения обратно в NXT. Это позволяет контролировать вращения мотора с точностью до одного градуса. Несколько моторов могут быть синхронизированы, чтобы вращаться с одной скоростью. Вам будет необходим соединительный кабель, который входит в базовый набор 9797.

· Датчик прикосновения. Используя блок NXT, датчик прикосновения позволяет определять давление. Он также может считать единичные и множественные касания. Осевой кросс-кабель LEGO может быть присоединен к кнопке датчика. Вам будет необходим соединительный кабель, который входит в базовый набор 9797.

· Датчик света. При использовании блока NXT, датчик света может различать свет и темноту, а также освещенность в комнате. Также с его помощью можно измерять интенсивность света в цвете (упорядочивание по шкале серого). Вам будет необходим соединительный кабель, который входит в базовый набор 9797.

· Датчик звука. При использовании блока NXT, датчик звука может измерять уровень шума в Дб и ДбА. Он также распознавать образцы звука и определять различия в тонах. Вам будет необходим соединительный кабель, который входит в базовый набор 9797.

· Ультразвуковой датчик. При использовании блока NXT, ультразвуковой датчик может обнаруживать объект и измерять его близость в дюймах или сантиметрах. Вам будет необходим соединительный кабель, который входит в базовый набор 9797.

· Адаптер Abe Bluetooth® на USB позволяет осуществить беспроводную связь между вашим ПК и устройством NXT.

Описание комплекса.

В проекте представлена модель роботизированного погрузчика который может быть использован как автономно, так и дистанционно.

Использование комплекса поможет улучшить условия труда, который является потенциально опасным для человеческого здоровья: при наличии вредных химических веществ, радиоактивных материалов, в литейных цехах, при переработке асбеста, хлопка и т.д.

Состав роботизированного комплекса:

• Роботизированный погрузчик;

• Пульт дистанционного управления.

При конструировании роботизированного погрузчика использовались:

• Интеллектуальный блок NXT;

• Два сервомотора для достижения движения и поворота;

• Один сервомотор для поднятия и опускания груза;

• Ультразвуковой датчик для контроля расстояния до препятствия.

Пульт дистанционного управления состоит из:

• Интеллектуального блока NXT;

• сервомотора для управления движением;

• Датчик прикосновения для подачи сигнала и для контроля подключения пульта и погрузчика по Bluetooth.

Роботизированный погрузчик может работать в двух режимах:

• Автономно под управлением программы загруженной через USB порт;

• Дистанционно под управлением пульта дистанционного управления.

Для примера в блок NXT загружена одна из возможных программ работы погрузчика. Программа является автономной NXT-программой, которая может быть использована без Bluetooth пульта дистанционного управления. Это позволит погрузчику поднимать груз и размещать его на верхней части платформы. Параметры для выполнения этой задачи:

 Высота платформы: 14 - 15 см;

 Расстояние от зубцов погрузчика до контейнера: около 7 см;

 Расстояние от нагрузки на платформы не имеет значения, потому что программа будет использовать ультразвуковой датчик, чтобы найти платформу;

8