РАЗРАБОТКА МОБИЛЬНОГО РОБОТА-УБОРЩИКА С УЧЕТОМ СОВРЕМЕННОГО ОПЫТА

На данный момент в мире очень резко стоит вопрос чистоты. Речь пойдет именно о чистоте парков, так как это самое излюбленное место для отдыха людей, соответственно, самое большое количество мусора находится там. Каждое утро дворник собирает и убирает огромные территории с различного рода мусором. Ко всему этому добавляются листья - летом, зимой - снег. Иногда в парках орудуют трактора, которые убирают и листья и снег, но экономически это не выгодно, так же, как и экологически. Выхлопы от дизельного топлива очень плохо влияют на состояние окружающей среды, но еще один минус - не во всех парках могут проехать трактора из-за их больших размеров. За рубежом уже давно придумали, как справляться с этой проблемой. Ученые-инженеры вовсю начали работать над созданием нового вида роботов - роботов - дворников и снегоуборщиков. Оснащенные множеством датчиков, камерами и беспилотной системой управления, они способны объезжать препятствия, чисто убирать (за достаточно небольшой промежуток времени), ориентироваться в пространстве и еще множество функций.

На данное время в России не существует таких роботов, поэтому было принято решение о создании такого робота, не уступающего по характеристикам западным аналогам. Взяв аналоги хочется придумать что-то свое, что подходило бы для условий умеренных широт в России.

Решением стало объединение функционала роботов для летнего периода и зимнего. Летом - очищать территорию от пыли, листьев будут щетки с встроенной подачей жидкости, а зимой - сгребать снег будет отвал с последующим разбрызгиванием реагентов. Рассматривается также решение о создании семейства роботов для зимнего периода. Далее подробно буде рассмотрен функционал каждого элемента, входящего в состав робота.

В области создания автономных уборочных средств существенные достижения были получены такими зарубежными компаниями, как Idriveplus, Trombia Technologies и несколько совместно работающих компаний Niigata Industrial Creation Organization (NICO), Rasearch and Development.

Китайская компания Idriveplus разработала беспилотный уборщик Woxiaobai, сделанный для подметания улиц с автоматическим распылением жидкости. Весьма малогабаритный робот весом в 360 килограмм убирает площадь размером 4 квадратных километра за час работы при минимальной скорости в 5 километров в час. С 2020 года робот введен в коммерческую эксплуатацию в Китае.

Финская компания Trombia Technologies создала беспилотную уборочную крупногабаритную машину, которая работает по принципу как Woxiaobai, то есть подметает и разбрызгивает. У робота имеется система Lidar, технология компьютерного зрения, запрограммирован на уборку велосипедных дорожек, тротуаров и небольших улиц. По словам разработчиков «Робот предназначен для замены уличных уборочных машин, работающих на дизельном топливе, электрическими беспилотами». В продажу робот поступил еще 2021 году.

Самым интересным и востребованным в нашем случае является робот японских разработчиков для уборки снега, так как уборочную систему предполагается сделать универсальную. Робот создан от совместно работающих компании Niigata Industrial Creation Organization (NICO) и научно-исследовательского института Rasearch and Development. Интересна разработка тем, что робот Yuki-taro (название робота) утрамбовывает в аккуратные брикеты снег, что удобно для дальнейшего его использования, например, использовать как источник холода для систем кондиционирования. В продажу робота разработчики не планируют пока выпускать.

Для того, чтобы создать робота, отвечающего требованиям российских условий, можно объединить функционал и принцип работы рассмотренных зарубежных роботов и на их базе создать своего, который будет подходить для выполнения поставленной задачи в суровых погодных условиях. Летом будут функционировать щетки с автоматической подачей жидкости, зимой - снегоуборочный шнек с реагентами. Либо же семейство переоборудованных по зиму роботов, где каждый из них будет выполнять определенную функцию, например, первая машина будет перемалывать снежный наст, вторая - собирать или откидывать «снежную кашу»,третья - дробит лед, образовавшийся под снегом, четвертая - откидывает или собирает раздробленный лед, а пятая - посыпает очищенную территорию песком или реагентами. Для того, чтобы воплотить такую разработку в жизнь, нужно создать прототип данного робота. изначально создается модель в программе «Компас 3D».

Подборка электронных и механические компонентов играет не менее важную роль. Подбирается платформа на колесах, которые в зимний период будут меняться на гусеницы.

Электронными составляющими прототипа являются шаговые двигатели, плата Arduino, с помощью которой осуществляется управление, перезаряжаемый блок питания, пульт управления. Проверка работоспособности системы проверяется на прототипе, также учитываются недочеты в ходе испытаний, после чего можно переходить к созданию модульной автономной платформы.

Предположительный вес платформы в районе 200-300 килограмм для летнего периода, а зимой добавление грузов для более легкого преодоления снежного покрова.

Внутренними составляющими является электродвигатель и генератор, от которого будет питаться робот и будут работать все составляющие, такие как щетки, подача жидкости, отвал, всеразличного рода датчики, Lidar, видеокамера.

робот является автоматизированным, поэтому работает он без помощи человека, что и являлось первоначальной целью. Нужен только оператор, который будет отслеживать пройденный маршрут, следить за количеством жидкости в баке и в целом отслеживать состояние робота.

А как же робот будет различать препятствия? Для этого и будет установлен Lidar. С помощью отраженного света от поверхности, он будет измерять расстояние до ближайшего объекта или препятствия и, вследствие, объезжать его.

GPS-датчик будет использоваться для построения маршрута уборщика.

С помощью написанной программы осуществляется управление. Самой подходящей и простой программой является программа, написанная на языке программирования Python.

На созданном роботе, уже в последствии, тоже еобходимо провсти испытания для возможной дальнейшей отладки механических или электронных составляющих робота. Испытания проводятся в различный период года и при различных погодных условиях.

Разработка собственного робота-уборщика позволит эффективно убрать территорию любой сложности из-за встроенных датчиков, позволяющих анализировать местность, а его универсальность позволяет убирать в любую погоду и в любое время года.

Создавая уборочную систему, решается проблема не только замена ручного труда автоматизированным, то есть без человека, но и экологичности, ведь робот работает на электричестве, в отличие от уборочных машин, работающих на дизельном ил бензиновом топливе.