Челябинск
Участие в космической гонке и освоение космоса является одним из главных задач всего человечества. Исследование окружающей среды других планет не только дает ценные данные о составе планет и космосе в целом, но дает людям шанс адаптировать условия планет для своей жизни, что может в будущем решить многие современные проблемы человечества.
Исследование грунта на красной планете помогает узнать о прошлом планеты, о ее полезных ископаемых, о климате и множестве других вещей. Поэтому сбор грунта на Марсе является важной задачей для исследователей космоса.
Добыча и исследование образцов грунта с поверхности Марса, а так же исследование марсианского ландшафта.
Этап 1
В этом этапе мы ознакамливаемся с темой и ее актуальностью, а так же подмечаем интересные решения которые можно использовать
Подэтап 1. Изучение марсианского климата
Марсианский климат оказался довольно суров для наших возможностей, поэтому мы решили остановится на создании прототипа марсохода, который пусть и не полетит на Марс но позволит отладить систему без поправок на климат.
Подэтап 2. Изучение существующих видов марсоходов
Хотя марсоходов великое множество, у всех у них есть довольно общие черты например подвеска,колеса, наличие солнечных батарей, дальномеров, систем управления, систем связи и камер. Мы остановились на минимальном количестве датчиков с возможностью дальнейшей модернизации.
Подэтап 3. Анализ систем существующих систем управления
Как ни странно системы управления довольно разноообразны и предназначенны для разных задач. Нашей задачей было исследование территории и поиск минералов, для этой цели мы выбрали сочетание двух алгоритмов движения, один держит марсоход в в определленном месте с помощью антенн, другой преодолевает препятствия используя ультразвуковой дальномер.
Этап 2
В этом этапе мы разработаем требования к нашему марсоходу, которые используем для его дальнейшей разработке, а так же начнем сборку марсохода.
Подэтап 1. Технические требования
Технические требования стали довольно очевидны еще на этапе изуяения темы поэтому мы просто собрали их вместе. Основными из них стали: устойчивое шасси, наличие манипулятора и системы автоматического управления, ориентирующуюся как на местоположение марсохода так и на препятствия возвникающие перед ним.
Подэтап 2. Сборка марсохода
Хотя немного странно начинать вот так сразу,но мы решили ценить свое время и использовать для создания марсохода детали коструктора VEX.Оппротьюнити конечно не получился, но все же наша основная задача принцип действия, а не оболочка. Дело за технической начинкой.
Этап 3
На данном этапе мы будем разрабатывать и тестировать предварительную схему марсохода и параллельно знакомиться с новым оборудованием
Подэтап 1. Подвижная колесная база
Простая задача заставить двигаться колеса в нужном направлении натолкнула на первую проблему-стандартные драйвера от моторов VEX напрочь отказывались работать с ардуино. Недостаточность питания ардуино по сравнению с VEX заставила нас искать другие пути. К счастью со временем решение было найдено-драйвер мотора L298N который идеально подошел к датчикам и моторы тронулись. Еще одно занятие и нам удалось выделить функции движения.
Подэтап 2. Установка дальномера и объезд препятствий
С объездом препятствий все оказалось довольно гладко. Ультразвуковые дальномеры оказались отзывчивыми и мы быстро найчились измерять растояние. После этого мы использовали условия и функции,чтобы марсоход при приближении препятствия поворачивал в сторону.
Подэтап 3. Разработка предварительной схемы
После пары предварительных тестов было решено составить схему соединения тех устройств которые войдут в наш марсоход. В предварительную схему вошли как уже протестированные устройства такие как ультразвуковой дальномер и моторы, так и новые,такие как моторы для манипулятора, антены для связи и хороший источник питания.
Этап 4
Подэтап 1. Выбор способа ориентирования
Проанализировав множество источников мы остановились на простом но от этого не менее эффективном решении, что частично изменило изначальное решение о ориентации в пространстве.
Мы решили использовать для измерения расстояния ультрозвуковые дальномеры, которые по очереди посылают сигналы, и радиомодули которые будут либо отправлять расстояние роботу для ориентации в пространстве либо наоборот отправлять сигнал дальномерам измерять расстояние.Было решено остановиться на трех таких антенах.
Подэтап 2. Создание захвата(неудачно)
Поскольку часть команды простаивала было решено паралельно заняться захватом. Мы использовали захвать из конструктора VEX и заставили его двигаться с помощью платы Arduino.
Когда мы достигли результата мы поняли,что захват не только является сильно громозстским,но и совершенно не мобилен и не сможет обеспечить хороший забор образцов грунта. Было принято решение пока отказаться от этой идеи, затем вернуться к ней в следующем этапе, найдя более хорошее решение.
Подэтап 3. Акселерометр-гироскоп(начало)
Паралельно с созданием системы ориентирования по дальномерам мы начали создавать вторую систему, которая бы ориентировалась по ускорению робота и углам поворота.
Мы взяли акселерометр-гироскоп GY-521 пытаясь определить ускорение или хотя бы угол поворота. Мы долго пытались придти хоть к какому то результату в итоге вернулись к первому коду Вернулись к предыдущей версии кода, нашли синтаксическую ошибку из-за которой код работал не корректно.Результат оказался неудовлетворительным, датчик имел большие погрешности и постоянно сбивался. Попытки ввести корректирующее воздействие в виде функций терпели неудачи несколько занятий подряд.Было решено отказаться от этой идеи.
Подэтап 4. Система ориентации на дальномерах(1 часть)
Для отладки работоспособности мы максимально упростили конструкцию, оставив в ней три дальномера присоединеных к плате.Было успешно получено расстояние с нескольких дальномеров одновременно.
Следующим шагом было получение расстояния между дальномерами, задача была выполнена,но ошибки и неопытность работы с датчиками сильно сыграли на времени.
Подэтап 5. Система ориентации на дальномерах(2 часть)
1.Сегодня мы перенесли вращающийся ультразвуковой излучатель с временной платы на плату телеги.
Пришлось повозиться с подключением питания от батареек. В процессе выяснилось что модуль драйвера слишком сильно понижал напряжение выдаваемое источником тока. Решили эту проблему убрав понижение напряжения.
2. Подключили дополнительный ультразвуковой датчик ко второй плате Ардуино что бы проверить приём сигнала с излучателя телтелеги.
Подэтап 6. Система ориентации на дальномерах(3 часть)
Исправляли, переделывали и проверяли новый код. Теперь система из двух датчиков позволяет определять расстояние от источника ультразвуковых волн до датчика на машине.
Подэтап 7. Система ориентации на дальномерах(4 часть)
Исправили определение расстояния. До этого расстояние рассчитывалось в два раза меньше действительного. Подключили второй датчик на излучателе и проверили его. Подключили сервопривод с вращением на 180 градусов.
Подэтап 8. Радиомодули
Сегодня было решено начать переводить дальномеры с проводной связи на беспроводную. Для этого были использованы различные радиомодули на 433МГЦ. Несмотря на некоторые сложности в начале связь была установленна.Эксперемент показал,что все модули не только прекрасно сочетаются друг с другом,но и могут уверенно передавать данные даже через стены на расояние свыше 10-15 метров
Этап 5
Этап 6
Анастасия Щёкина
Кирилл Пашков
Максим Романов
Павел Платошкин
Виктор Янин
Василий Трапезников
Дмитрий Щербаков
Юлия Жданова
Солодовникова Ольга
Вам понравилось? Расскажите о своем опыте своим друзьям в социальных сетях. Пусть им понравится тоже!
Подпишитесь на нашу рассылку
Остались вопросы по качеству обучения?
Вы можете задать их любым удобным для вас способом:
Анкета по оценке удовлетворенности качеством оказания образовательных услуг общеобразовательной организацией
Оценить качествоНажимая кнопку «Подписаться», я даю согласие на обработку моих персональных данных согласно 152-ФЗ