XIX Международный конкурс научно-исследовательских и творческих работ учащихся

Старт в науке

Автомобиль специального назначения

• Авторы
• Руководители
• Файлы работы
• Наградные документы

Грибань М.С. 1

---

1МБОУ "Средняя общеобразовательная школа №3" им.Д.Ф.Лавриненко

Гурова А.А. 1

---

1МБОУ "Средняя общеобразовательная школа №3" им.Д.Ф.Лавриненко

Работа в формате PDF

880.5 KB

Автор работы награжден дипломом победителя II степени

Диплом школьникаСвидетельство руководителя

Введение

Приказом МЧС России в 2006 году был образован научно-исследовательский центр робототехники для разработки различных робототехнических систем. Благодаря работе Центра создаются образцы мобильных роботов, осуществляется опытная эксплуатация в условиях повышенной опасности, проводится доработка роботов.

Аварийно-спасательные работы проводятся в условиях радиационного и химического заражения, задымленности и взрывоопасности.

Я учусь в кадетском классе по направлению «МЧС» и в своем творческом проекте хочу смоделировать режим автопилота в пожарном автомобиле. Это и стало целью моего проекта.

Для достижения цели были поставлены следующие задачи:

• изучить основные принципы построения автомобилей МЧС;

• изучить функции автопилота в автомобилях;

• создать действующую модель робота и запрограммировать ее.

• 1 Теоретическая часть

• 1.1 Типы пожарных автомобилей

Основные пожарные автомобили (ПА) предназначены для доставки личного состава к месту вызова, тушения пожаров и проведения аварийно-спасательных работ с помощью, вывозимых на них огнетушащих веществ и пожарного оборудования, а также для подачи к месту пожара огнетушащих веществ от других источников.

1. 1. Основные пожарные автомобили общего применения

Основные пожарные автомобили общего применения нужны для тушения пожаров в городах и других населённых пунктах. К основным пожарным автомобилям общего применения относятся:

• Пожарные автоцистерны - автомобиль, оборудованный пожарным насосом, ёмкостями для хранения жидких огнетушащих веществ и средствами их подачи и предназначенный для доставки к месту пожара личного состава, пожарно-технического вооружения и оборудования, проведения действий по его тушению и аварийно-спасательных работ.

• Пожарные автомобили насосно-рукавные - автомобиль, оборудованный насосом, комплектом пожарных рукавов и предназначенный для доставки к месту пожара (аварии) личного состава, пожарно-технического вооружения, оборудования и проведения действий по тушению.

• Пожарные автомобили первой помощи - автомобиль на шасси лёгкого класса, оборудованный насосной установкой, ёмкостями для жидких огнетушащих веществ и предназначенный для доставки к месту пожара (аварии) личного состава, пожарно-технического вооружения и оборудования, проведения действий при тушении пожаров в начальной стадии и первоочередных аварийно-спасательных работ.

• Пожарный автомобиль с насосом высокого давления - автомобиль, оборудованный пожарным насосом высокого давления, ёмкостями для жидких огнетушащих веществ, комплектом пожарно-технического вооружения и предназначенный для проведения действий по тушению пожаров в высотных зданиях и сооружениях.

• Автомобили пожарно-спасательные - автомобиль, оборудованный пожарным насосом, ёмкостями для хранения жидких огнетушащих веществ и средствами их подачи, генератором, расширенным комплектом пожарно-технического вооружения и предназначенный для доставки личного состава, пожарно-технического вооружения и оборудования к месту пожара (аварии), тушения и проведения аварийно-спасательных работ.

• 1.1.2 Основные пожарные автомобили целевого применения

Основные пожарные автомобили целевого применения нужны для тушения пожаров на нефтебазах, предприятиях лесоперерабатывающей, химической, нефтехимической промышленности, в аэропортах и на других специальных объектах. К пожарным машинам целевого применения относятся:

• Пожарные аэродромные автомобили - автомобиль, оборудованный средствами тушения и специальным пожарно-техническим вооружением для тушения пожаров и проведения аварийно-спасательных работ в аэропортах специализированными пожарными службами.

• Пожарные автомобили порошкового тушения - автомобиль, оборудованный сосудом для хранения огнетушащего порошка, баллонами с газом или компрессорной установкой, лафетным и ручными стволами и предназначенный для доставки к месту пожара личного состава, пожарно-технического вооружения и оборудования и проведения действий по тушению пожара.

• Пожарные автомобили пенного тушения - автомобиль, оборудованный одной или несколькими ёмкостями для хранения пенообразователя, пожарным насосом с обвязкой коммуникаций и устройством для дозирования пенообразователя и предназначенный для доставки к месту пожара личного состава, пожарно-технического вооружения и проведения действий на предприятиях нефтехимической промышленности и в местах хранения нефтепродуктов.

• Пожарные автомобили комбинированного тушения - автомобиль, оборудованный насосом, ёмкостями для хранения огнетушащих веществ и средствами их подачи и предназначенный для доставки к месту пожара личного состава, средств комбинированного тушения и пожарно-технического вооружения для одновременной или последовательной подачи различных по свойствам огнетушащих веществ и проведения действий на промышленных предприятиях, объектах химической, нефтехимической и газовой промышленности, транспорте.

• Пожарные автомобили газового тушения - автомобиль, оборудованный сосудами для хранения сжатых или сжиженных газов, устройствами их подачи и предназначенный для доставки к месту пожара личного состава, пожарно-технического вооружения и оборудования и проведения действий по тушению пожаров.

• Пожарные автомобили газоводяного тушения - автомобиль, оборудованный турбореактивным двигателем, системой подачи газовой и водяной струй и предназначенный для доставки к месту пожара (аварии) личного состава, пожарно-технического вооружения, оборудования и проведения действий при тушении нефтяных и газовых фонтанов, пожаров на технологических установках нефтеперерабатывающих и химических предприятий и их охлаждение.

• Пожарные автонасосные станции - автомобиль, оборудованный пожарным насосом и предназначенный для подачи воды по магистральным пожарным рукавам непосредственно к переносным лафетным стволам или к пожарным автомобилям с последующей подачей воды на пожар и для создания резервного запаса воды вблизи от места крупного пожара.

• Пожарные пеноподъемники - автомобиль, оборудованный стационарной механизированной поворотной коленчатой или телескопической подъемной стрелой с пеногенераторами и предназначенный для доставки личного состава, пожарно-технического вооружения и оборудования к месту пожара и проведения действий по тушению пожаров пеной на высоте.

• 1.2 Режим автопилота

Автопилот – это устройство или программно-аппаратный комплекс, ведущий транспортное средство по определенной, заданной ему траектории. Наиболее часто автопилоты применяются для управления летательными аппаратами (в связи с тем, что полет чаще всего происходит в пространстве, не содержащем большого количества препятствий), а также для управления транспортными средствами, движущимся по рельсовым путям. Однако современный автопилот позволяет автоматизировать все этапы движения и другого транспортного средства.

Общие принципы работы у всех беспилотных автомобилей примерно одинаковы. Автономное передвижение только лишь с помощью датчиков требует постоянного сканирования окрестности. Это позволяет передвигаться даже, если нет специальной разметки, а датчики используются только для своевременной реакции автомобиля на изменение ситуации на дорогах (переход дороги пешеходами, обгоны и др.) или на бездорожье (внезапные препятствия такие, как деревья, постройки, лесные животные и др.).

Основное назначение автопилота - это помощь водителю транспортного средства.

2 Практическая часть

2.1 Основные требование к модели

Проанализировав области применения и технические особенности режима автопилотирования, при создании модели робота я предъявил к нему ряд требований:

• устойчивые колеса для эксплуатации робота в труднопроходимых условиях,

• установка с лебедкой,

• возможность автономной работы и преодоление препятствий в автономном режиме,

• прочная конструкция.

• 2.2 Состав робототехнического комплекса

Создание рабочей модели робота было реализовано с помощью конструктора LEGO EV3. В его состав входят:

- программируемый модуль EV3;

-2 больших сервомотора для управления движением с помощью колес;

- 1 средний сервомотор – для установки с лебедкой;

- ультразвуковой датчик расстояния для ориентирования в пространстве при автономной работе.

Управление роботом происходит благодаря программируемому модулю

– Lego EV3.

Рис 1. LegoEV3

В нем предусмотрены:

• • 4 порта ввода: 1, 2, 3, 4 (для подключения датчиков)

  • 4 порта выхода: A, B, C, D (для подключения сервомоторов)

  • Встроенный динамик

В качестве питания используется аккумулятор (может работать от 6 батареек АА).

Рис 2. Аккумулятор

Используемый ультразвуковой датчик, большой и средний моторы:

Рис 3. Общий вид

Конструкция лебёдки основана на среднем моторе с механической передачей, меняющей направление движения на 90 градусов.

2.3 Программирование

Я подключил созданную модель робота-спасателя к компьютеру через USB, чтобы запрограммировать.

Программа AVTO-MCHS позволяет роботу автономно передвигаться, определять препятствия, которые находятся перед ним и объезжать их. При движении раздается сигнал сирены, чтобы было слышно приближение автомобиля специального назначения. А также при нажатии и удержании кнопки (датчик касания) происходит выдвижение лебёдки, при повторном нажатии и удержании происходит обратное действие.

Код программы для автопилота:

Код программы для управления лебёдкой:

Заключение

Мой автомобиль специального назначения представляет собой модель автопилота пожарной машины, которая может быть реализована в реальном автомобиле МЧС.

Есть большие перспективы развития роботостроения в автоматизации управления автомобилями специального назначения. Я планирую в дальнейшем продолжить работу над изучением и других особенностей и видов автомобилей на службе МЧС.

Цель своей работы считаю достигнутой.

Список использованных источников информации

1. Пожарный автомобиль//Пожарная безопасность. Энциклопедия. — М.:ФГУ ВНИИПО, 2007

2. Постановление Правительства РФ от 30.08.2007 N 548 Об утверждении требований к транспортным средствам, используемым для осуществления неотложных действий по защите жизни и здоровья граждан, и специальным оперативно-служебным транспортным средствам уголовно-исполнительной системы для перевозки лиц, находящихся под стражей (с изменениями на 18 декабря 2018 года)

3. С.А. Филиппов «Робототехника для детей и родителей», С-Пб «Наука», 2011г.

4. М.С. Федонов, Р.Р. Шарафиев «Проектирование и применение робототехнических средств при проведении аварийно-спасательных работ при ликвидации чрезвычайных ситуаций»http://www.lib.tpu.ru/fulltext/c/2014/C52/110.pdf

5. Д.Г. Копосов «Первый шаг в робототехнику: практикум для 7-8 классов», М.: БИНОМ, Лаборатория знаний, 2012 г.

6. Усовершенствование безопасности движения в беспилотных автомобилях https://cyberleninka.ru/article/n/usovershenstvovanie-bezopasnosti-dvizheniya-v-bespilotnyh-avtomobilyah/viewer