Top.Mail.Ru
+7 (3822) 609-826
ЗАПИСАТЬСЯ

Грузовая баржа на дистанционном управлении Arduino с джойстиком


Подробный гид по надводной робототехнике для школ и наставников: как новые Национальные проекты России развивают беспилотные технологии и судостроение.


Создаем грузовую баржу на Arduino с джойстиком!

Этот кейс-лонгрид поможет школьникам и их наставникам освоить основы создания надводных роботов (на примере баржи с джойстиком), познакомит с практическими аспектами схемотехники и программирования, а также вдохновит на участие в инновационных проектах, связанных с водным транспортом.

О чем кейс
Кейс позволит погрузиться в одно из ключевых направлений по разработке и созданию грузовой баржи, а именно — сборке баржи с нуля и программированию её с помощью Arduino IDE. В рамках кейса школьники смогут освоить основы создания надводных роботов, познакомятся с практическими аспектами схемотехники и программирования, а также получат идеи для участия в инновационных проектах, связанных с речным судоходным транспортом.
Для кого создан кейс
Кейс был специально разработан и создан для школьников в возрасте от 12 до 17 лет, а также для педагогов, работающих с этой возрастной группой.
  • Для школьников
    Кейс разработан специально для учеников 12–17 лет, чтобы они могли изучать робототехнику в интересной и доступной форме.
  • Для педагогов
    Педагоги могут использовать кейс для проведения уроков информатики, физики, технологии и внеурочной деятельности в STEM-кружках.
  • Соответствие образовательным проектам
    Кейс соответствует национальным проектам и рынку Технет НТИ, что способствует развитию инженерных навыков у школьников.
Тренды и инновации
  • О проекте по развитию надводной робототехники:
    • Для нашей страны развитие транспортной системы – один из приоритетов. Эти задачи отражены в новых национальных проектах, таких как "Производство транспорта" и "Эффективная транспортная система". Цель данных проектов – сформировать и модернизировать инфраструктуру грузовых и пассажирских перевозок, повысить уровень комфорта, безопасности и эффективности транспорта.
    • Планируются к выпуску морские и речные суда, в том числе экологически чистые и беспилотные модели. По федеральному проекту "Производство судов и судового оборудования" создаются условия для увеличения объемов строительства судов и оборудования для них.
    • Развитие инженерного творчества молодежи, освоение ребятами основ надводной робототехники является основой для подготовки кадров в этом направлении.
  • О ключевых направлениях стратегии научно-технологического развития РФ:
    • Кейс по созданию баржи на радиоуправлении с использованием Arduino IDE отвечает ключевым направлениям Стратегии научно-технологического развития РФ: переход к передовым цифровым, интеллектуальным производственным технологиям, роботизированным системам, новым материалам и способам конструирования.
    • Этот кейс погружает учащихся в мир современных технологий, которые формируют будущее речного и морского транспорта. Создание баржи на Arduino с нуля позволяет не только освоить базовые навыки конструирования и программирования, но и понять, как теоретические знания применяются для решения реальных инженерных задач.
    • Проект демонстрирует практическое применение школьных дисциплин: физики (движение по воде, электрические цепи), информатики (программирование Arduino) и технологии (схемотехника и конструирование) при создании функционального устройства.
Как включиться школьникам?
Проект соответствует национальным проектам и рынку «Технет» НТИ. Иконки с пояснениями демонстрируют это соответствие.
  • Поддержка рынка Технет НТИ
    Школьники могут присоединиться к рынку "Технет" уже сегодня через участие в Национальной технологической олимпиаде.
  • Соответствие национальным проектам
    Кейс интегрирован с национальными программами по развитию образования и технологий.
  • Развитие инженерного мышления
    Кейс даёт учащимся базовые знания и практические навыки в области конструирования и программирования в Arduino IDE
Технет
Структура кейса
Кейс состоит из подробного описания задания по созданию модели грузовой баржи на дистанционном управлении, содержит этапы выполнения с иллюстрациями и дополнительные материалы.
Для работы над кейсом понадобится
Внешний вид необходимых для проекта компонентов показан на следующих рисунках:
Arduino Nano ATMega328
Геймпад
Драйвер
Водяная помпа
Аккумулятор
Батарейный отсек
Какие школьные предметы нужны?
  • Физика
    • Гидродинамика: Расчет сопротивления воды, формы корпуса для максимальной скорости и устойчивости.
    • Механика: Равновесие сил (плавучесть, вес, тяга двигателя), распределение нагрузки.
    • Электротехника: Работа двигателей, схем питания, закон Ома для расчета электронных компонентов.
  • Математика
    • Геометрия и тригонометрия: Расчет углов наклона винта, формы корпуса, траектории движения.
    • Алгебра и статистика: Оптимизация режимов работы двигателя, анализ данных тестовых заплывов.
  • Информатика
    • Программирование (Arduino/C++): Написание кода для управления двигателями, датчиками, системой навигации.
    • Моделирование: Использование ПО (например, CAD) для проектирования корпуса и электронных схем.
  • Технология
    • Конструирование: Сборка корпуса (выбор материалов, обработка, герметизация).
    • Схемотехника: Пайка электронных компонентов, разводка проводов, подключение датчиков.
Полезные материалы
Arduino ide - программная среда для написания, компиляции и загрузки скетчей (программ) на микроконтроллерные платы Arduino
Arduino IDE
Печать баржи на 3д принтере
Распечатайте на 3д принтере модель и покройте ее лаком.
3д модель
Сборка электрической цепи
Присоединяем все компоненты проекта используя провода “мама-мама”. Помните: поскольку мы работаем с радиомодулями, возможны нежелательные помехи между различными частями схемы. Поэтому старайтесь располагать компоненты максимально близко друг к другу.
Важно! Перед подключением платы Arduino и передающего радиомодуля обязательно проверьте напряжение.
Двигатели
При проектировании водных роботов важно учитывать водонепроницаемость. Доступнее всего воспользоваться помпой.
Для обеспечения работоспособности необходимо доработать помпу, отпилив наконечник таким образом, чтобы сохранить герметичность и освободить вал двигателя.
Исходный код программы:
После сборки аппаратной части проекта можно загружать программу в плату Arduino и приступать к тестированию проекта.
Что дальше?
В ходе решения кейса "Грузовая баржа на дистанционном управлении через джостик и Arduino" можно участвовать в различных соревнованиях по робототехнике, судомоделированию, радиоуправляемым системам и инженерным проектам.

РобоФинист

Участие в конкурсе по подводной робототехнике для демонстрации навыков.
Кибердром
Возможность представить проект на конкурсе по робототехнике и беспилотным системам.
Олимпиада НТИ
Участие в национальной технологической олимпиаде по робототехнике и программированию.
Результаты
  • Интеграция различных дисциплин
    Проект объединяет уроки информатики, физики и технологии, способствуя междисциплинарному обучению.
  • Практический опыт
    Школьники получают возможность применить теоретические знания на практике, собирая электронные схемы и управляя моделью.
  • Подготовка к соревнованиям
    Учащиеся могут использовать навыки, полученные в проекте, для участия в олимпиадах и соревнованиях по робототехнике.
  • Соответствие образовательным стандартам
    Проект соответствует национальным проектам и рынку 'Технет' НТИ, поддерживая развитие научно-технического потенциала молодежи.
Проекты с Arduino
Ознакомьтесь с примерами проектов, в которых использовалась платформа Arduino.