Автоматический картофелекопатель

АВТОМАТИЧЕСКИЙ КАРТОФЕЛЕКОПАТЕЛЬ

Команда:
Дмитриев Савелий, 8 класс
Педагог-наставник:
Чипизубова Любовь Владимировна, педагог дополнительного образования.

МАОУ«СОШ № 7 им. Н. Г. Барышева» г.Колпашево

Проблема проекта

Tilda Publishing

В Колпашевском районе – 22% жителей старше 65 лет, у большинства из них – затруднения в копке картофеля. В нашем районе – 30% жителей, занимающихся выращиванием овощей, нуждаются в помощи.

Цель проекта: создание прототипа автоматического картофелекопателя на основе конструктора LEGO MINDSTORMS EV3.

Актуальность обусловлена необходимостью создания своими руками автоматического робота-помощника.

Последние годы мы наблюдаем широкое распространение робототехники, внедрение её преподавания в детские сады и школы.

Задачи проекта:
* построение модели в программе 3D-моделирования;
* конструирование модели робота-помощника;
* создание программы для управления роботом;
* испытание модели робота;
* доработка модели и программы.

Стейкхолдеры

Автоматический картофелекопатель необходим следующим категориям людей:

- имеющим заболевания опорно-двигательного аппарата,
- инвалидам,
- пенсионерам 60+,
- одиноким пожилым людям

ДИАГРАММА ГАНТА

По ходу работы я придерживался данной диаграммы

Анализ и сравнение существующих устройств

Сначала я изучил рынок существующих аналогичных устройств и робототехнических моделей и не нашел таких, которые бы полностью соответствовали моим условиям.

Поэтому я проанализировал свои предыдущие работы и взял за основу:
«сигнализатор» - способ определения расстояния до объекта.

Оценка существующих конструкций устройств

Способы решения проблемы

Изучив возможности робототехники на сегодняшний день, я составил таблицу
«Три поколения роботов»

Из таблицы я сделал вывод, что смогу сделать робота, который будет обладать комплексом свойств роботов 1 и 2 поколений

Конструкция моего устройства

Создаем новый блок с электродвигателем и с двумя колесами. Сверху установим управляющий блок на микропроцессоре. Сзади тянущего блока прикрепляем вибрационную картофелекопалку, которая может погружаться в землю на 25-30 см. Управляющий блок включает в себя два датчика расстояния, которые следят за расстоянием до забора на картофельном поле, чтобы агрегат двигался ровно.

Выбор технологии изготовления

Tilda Publishing

Этапы изготовления

Tilda Publishing

Испытания

Для того чтобы определить оптимальное расстояние моей модели до вспомогательного щита (забора) при отклонении от прямого движения, я провел несколько экспериментов

Алгоритм работы робота

Подготовка поля

Для уменьшения повреждаемости клубней проводят мероприятия, ускоряющие созревание картофеля и образование более плотной и прочной кожуры.

Наиболее проверенные и эффективные приёмы - скашивание и удаление ботвы. Этот приём давно используется в нашей стране и за рубежом.
А также в конце рядов картофеля должен быть небольшой забор.

Tilda Publishing

Результат

Для выполнения тестирования я сделал вспомогательный щит (забор), который устанавливается в конец обрабатываемой картофельной грядки. Этот щит является ориентиром для движения робота, т.к. он не должен отклоняться в сторону от него и не может уезжать дальше него.

Робот работает по следующему алгоритму:

Он начинает движение вперед и выполняет его до тех пор, пока расстояние между ним и преградой больше 5 см. Когда расстояние становится равно 5 см, робот останавливается и издает звуковой сигнал. Тогда хозяину участка нужно развернуть робота в противоположную сторону и включить его заново. Если расстояние стало больше 80 см, значит робот отклонился от прямого движения (выехал из колеи), тогда он сам выравнивает свое движение – поворачивает в сторону щита. Направление поворота робот определяет сам, т.к. у него установлено два датчика расстояния. И от того, какой датчик зафиксирует увеличение расстояния больше 80 см, робот поворачивает в нужную сторону.

Tilda Publishing

Видео работы прототипа

Я создал робота-помощника – макет устройства «Автоматический картофелекопатель», который может помочь жителям нашего района при копке картофеля.

Tilda Publishing

Я считаю, что доказал тот факт, что изготовить робота-помощника своими руками возможно, изучив принцип работы робота и среду его программирования.

Список использованных источников

1. Население Колпашевского района Томской области [Электронный ресурс]. URL: https://bdex.ru/naselenie/tomskaya-oblast/n/kolpashevskiy/
2. Все о серии LEGO EDUCATION MINDSTORMS EV3 [Электронный ресурс]. URL: https://robotbaza.ru/blogs/blog/vse-o-mindstorms-education-ev3 .
3. Роботы-помощники на базе конструктора Lego [Электронный ресурс]: https://school-science.ru/9/22/44970 .
4. Создание робота на основе конструктора LEGO Mindstorms EV3 [Электронный ресурс]. URL: https://tvorcheskie-proekty.ru/node/1298.