Кванториум

Детский технопарк «Кванториум» — федеральная сеть детских технопарков, где дети от пяти до восемнадцати лет получают дополнительное образование. Проект ставит своей целью вовлечь как можно больше учащихся в инженерно-конструкторскую и научно-исследовательскую деятельность в самых разных областях. Поэтому эти огромные структурированные территории оснащены самым современным инновационным и высокотехнологичным оборудованием, а для работы с детьми привлекаются преподаватели высокого уровня. Обучение в технопарке — это не привилегия для одаренных детей. Мы верим, что каждый ребенок талантлив. Наша задача — выявить этот талант и развить его. Главное — это желание обучаться новому, саморазвиваться и быть готовым к изменениям.

Робокафе

Челябинск

Робокафе – кафе в котором посетителей обслуживают роботы. Робот-повар готовит еду, а робот-официант принимает заказы и подаёт блюда. Все роботы автономны и управляются от единой автоматической системы управления.

Все механизмы безопасны, а приготовленная роботами еда полезна. Робокафе – следующий этап к освобождению человека от монотонной и трудной работы.

Цель

Спроектировать, запрограммировать и собрать автоматическое робокафе.

Этап 1

Подготовительный этап

На данном этапе определились участники проектных групп. Собравшись вместе, обсудили концепцию проекта и определились с дизайном роботов. 

Подэтап 1. Разработка концепции

Было решено, что робот-повар будет стоять возле разделочного стола и своими руками-ножами имитировать приготовление салата.

На данном этапе определились участники проектных групп. Собравшись вместе, обсудили концепцию проекта и определились с дизайном роботов.

На данном этапе определились участники проектных групп. Собравшись вместе, обсудили концепцию проекта и определились с дизайном роботов.

Робот-официант будет иметь анимированную голову и с помощью ультразвукового датчика, встроенного в его «глаза», сможет отслеживать появление посетителей кафе. Он способен передвигаться по рельсам и с помощью подвижных рук сможет поднимать и опускать поднос с пищей.

На данном этапе определились участники проектных групп. Собравшись вместе, обсудили концепцию проекта и определились с дизайном роботов.

Этап 2

Разработка и создание головы робота-официанта

Голова должна стать самой интересной частью робота. Проанализировав возможности Хай-тек цеха, решили, что голова, как и весь робот-официант будет изготовлена из фанеры.

Подэтап 1. Создание анимированной головы робота-официанта

Голова робота будет сделана из фанеры. В ней разместятся 2 сервопривода для управления бровями и ртом робота. Голова может поворачиваться для поиска посетителя.

Разработка и создание головы робота-официанта

Разработка и создание головы робота-официанта

После создания чертежей, элементы головы были вырезаны на лазерном станке.

Разработка и создание головы робота-официанта

Как и ожидалось, всплыли небольшие ошибки: некоторые детали не совпали.  Недоработки были исправлены, голова собрана.

Разработка и создание головы робота-официанта

В неё были установлены ультразвуковой датчик расстояния и сервоприводы. Из проволоки согнули тяги для передачи движения на брови и рот.

Разработка и создание головы робота-официанта

Подэтап 2. Программирование мимики робота-официанта.

Как только голова была изготовлена, за дело взялись программисты IT-квантума. Достаточно быстро им удалось запрограммировать сервоприводы и датчик расстояния. Основной задачей было не выйти за ограничения: сервопривод имеет достаточно большой угол поворота, а брови и рот двигаются в маленьком диапазоне. Путём проб и ошибок нужные значения углов были подобраны. Голова «ожила»: начала поворачиваться, хмурить брови и открывать рот.

Этап 3

Создание корпуса робота-официанта

Корпус робота-официанта - основа всей конструкции. В нём размещены все его механизмы и управляющая электроника.

Подэтап 1. Выполнение чертежей и изготовление корпуса.

Корпус робота представляет собой фанерную коробку, собранную при помощи соединения шип-паз. Прикинув размеры, ребята вычертили элементы корпуса и вырезали их на лазерном станке.

Создание корпуса робота-официанта

Элементы для крепления подшипников, винтовой передачи и сервопривода распечатали на 3Д-принтере.

Создание корпуса робота-официанта

Собрав корпус, и установив в него винтовую передачу, увидели, что её двигатель будет мешать большому сервоприводу, поворачивающему корпус робота. Сервопривод винтовой передачи оказался ей не соосен: неправильно разместили отверстия. Пришлось отредактировать чертежи, переместив крепёжные отверстия и увеличив высоту робота на 20мм. В новый корпус все элементы встали как надо.

Создание корпуса робота-официанта

Установив руки стало понятно, что, если робот поставит поднос на стол, отъехать от него будет невозможно. Поэтому решили добавить рукам робота устройство выдвижения, наподобие механизма вилочного погрузчика, чтобы обеспечить ему возможность поставить поднос и отъехать от столика.

Создание корпуса робота-официанта

Этап 4

Создание подвижной платформы с поворотным устройством и изготовление рельсов

Корпус робота установлен на подвижной платформе.

Подэтап 1. Изготовление рельсов.

Рельсы сделаны из двух полос фанеры, соединенных между собой. Для обеспечения максимальной жесткости, «шпалы» расположены с чередованием: вертикально и горизонтально. Рельсы собраны из трёх секций и в собранном виде имеют длину 1,6 метра.

Создание подвижной платформы с поворотным устройством и изготовление рельсов

Подэтап 2. Создание платформы

Подвижная платформа робота-официанта представляет собой прямоугольную фанерную коробку с колёсами. Она имеет 2 оси, установленные в подшипниках.

Создание подвижной платформы с поворотным устройством и изготовление рельсов

Создание подвижной платформы с поворотным устройством и изготовление рельсов

Приводом служит шаговый двигатель, который позволяет системе управления знать, в каком положении находится робот. Вращение передаётся на ось с помощью шестерен. Колёса имеют канавки, благодаря которым робот надежно стоит на рельсах. Изготовлены колеса на 3д-принтере. На нём же отпечатаны крепежные элементы осей.

Не обошлось и без ошибок: при сборке выяснилось, что шаговый двигатель упирается в крепление подшипника, что мешает встать ему на место, а ведомая шестерня задевает корпус. Вновь садимся за чертежи, чтобы немного увеличить размеры корпуса. В результате получаем рабочую конструкцию.

Создание подвижной платформы с поворотным устройством и изготовление рельсов

На верху подвижной платформы находится поворотное устройство, представляющее собой подшипник диаметром 55 мм.

Этап 5

Соединение частей корпуса робота-официанта между собой и создание управляющей программы

После изготовления всех элементов робота, они соединяются между собой. За дело берутся программисты IT-квантума.

Подэтап 1. В робота загружена программа.

Сервоприводы подключены к плате "Ардуино". Написана и загружена управляющая программа.

Теперь робот может поворачивать голову, двигать руками и перемещаться по рельсам.

Этап 6

Создание робота-повара

Проектирование и изготовление робота.

Подэтап 1. Создание корпуса робота

Было решено, что корпус робота будет изготовлен из фанеры и собран в виде решётки.

Создание робота-повара

Голова робота повара будет сделана по тому же принципу, что и голова официанта, однако черты лица будут отличатся.

Создание робота-повара

Голову робота украсит поварской колпак.

Создание робота-повара

Конструкция вырезана, можно собирать:

Создание робота-повара

Руки робота расположены на оси, закрепленной в подшипниках. Вращение на ось передается с помощью сервоприводома через редуктор.

Создание робота-повара

Вращающиеся кулачки передают движение на руки робота.

Создание робота-повара

Допустили небольшую ошибку: неправильно разместили крепёжные отверстия рук. При помощи шуруповёрта исправляем ошибку и проверяем конструкцию.

Этап 7

Объединение роботов в систему

Робокафе готово к обслуживанию посетителей.

Подэтап 1. Система готова

Робот-официант сканирует ультразвуковым датчиком окружающее пространство. Как только посетитель привлечёт его внимание, робот отправится к столику повара и доставит поднос клиенту.

Проектная группа 2
Астаева Анастасия

Астаева Анастасия

Озорнин Григорий

Озорнин Григорий

Круглов Дмитрий

Круглов Дмитрий

Телегин Владислав

Телегин Владислав

Хаиров Рустам

Хаиров Рустам

Фирус Дмитрий

Фирус Дмитрий

Вам понравилось? Расскажите о своем опыте своим друзьям в социальных сетях. Пусть им понравится тоже!

Приемная директора

Нажимая кнопку «Подписаться», я даю согласие на обработку моих персональных данных согласно 152-ФЗ

Анкета по оценке удовлетворенности качеством оказания образовательных услуг общеобразовательной организацией

Оценить качество

Нажимая кнопку «Подписаться», я даю согласие на обработку моих персональных данных согласно 152-ФЗ