3D-моделирование и создание модели машины как способ повышения уровня доверия к беспилотным автомобилям

XIX Международный конкурс научно-исследовательских и творческих работ учащихся
Старт в науке

Личный портфель

3D-моделирование и создание модели машины как способ повышения уровня доверия к беспилотным автомобилям

Языков М.Д. 1
1ГБОУ СОШ № 2 г. Сызрани
Гундерина С.Ю. 1
1ГБОУ СОШ №2 г. Сызрани
Автор работы награжден дипломом победителя III степени
Диплом школьникаСвидетельство руководителя
Текст работы размещён без изображений и формул.
Полная версия работы доступна во вкладке "Файлы работы" в формате PDF

Введение

3D моделирование и 3D печать очень востребованы в современном мире. 3D позволяет создать модель будущего продукта, сооружения. 3D печать позволяет воплощать самые смелые и идеи по собственным эскизам и чертежам. 3D печать применяется во многих сферах деятельности: строительстве, медицине, архитектуре, дизайне и промышленности, что особенно актуально в сложившейся экономической ситуации с введенными санкциями и нынешним курсом Российской Федерации по импортозамещению.

В нашу жизнь стремительно входит искусственный интеллект, особый интерес представляют беспилотные транспортные средства. Внедрение технологий 3D моделирования и 3D печати позволит значительно ускорить разработку и испытание таких авто, в этом заключается актуальность выбранной темы.

Цель работы: научиться работать в программе 3D-моделирования и создание собственной модели автомобиля.

Задачи:

  • Изучение работы транспортных средств с беспилотным вождением, выявить их преимущества и несовершенства.

  • Знакомство с основами компьютерного 3D-моделирования и при помощи системы трёхмерного проектирования начертить эскизы автомобиля для распечатки на 3D принтере;

  • Сборка напечатанной на 3D- принтере спроектированной модели, настройка управления с мобильного устройства;

  • Оценить перспективы применения и дальнейшего совершенствования модели.

Глава I

В настоящее время уже появляются в тестовом режиме беспилотные автомобили. К примеру в г. Иннополис (Татарстан) с 2018г. тестируются беспилотные автомобили Яндекс-такси, которые совершили уже 40 тыс. поездок, при чем безаварийных. Ведь главным преимуществом беспилотных автомобилей является безопасность, они никогда не нарушают правила ПДД, не выезжают на встречную полосу, не превышают скорость. Кроме того, у водителя может снижаться внимание на дороге в результате усталости, чего не бывает с беспилотным авто.

По данным соц.опросов, доверие россиян к беспилотным автомобилям среди россиян составляет 36%. Я решил выяснить с чем это связано.

Несовершенства беспилотных автомобилей и пути их решения:

О граниченная зона видимости камер, солнечные блики, плохая картинка в темное время суток, загрязнение с дороги.

Р ешение: Разработчики модернизируют камеры, совершенствуя способы защиты и очистки оптики, усовершенствуют возможности камер.

Плохое распознавание лидаров (устройство определения расстояния до окружающих предметов) во время тумана, снега, дождя, большого количества выхлопных газов. Также недостатком является высокая стоимость лидаров.

Р ешение: Появление других производителей на рынке, что способствует снижению цен. Проблема, связанная с установлением порога игнорирования препятствий совершенствуется с помощью расширения возможностей искусственного интеллекта.

Возникающие посторонние помехи, появление других участников движения – влияют на работу радаров беспилотных автомобилей.

Решение: Улучшение чувствительности радаров, повышение помехоустойчивости. Распознавание других участников движения (пешеходов, велосипедистов).

О брыв связи, задержка получения сигнала, некорректность карт спутниковой системы навигации.

Р ешение: использование HD maps (high definition maps) — карт с высоким разрешением с дополнением системы GPS Real Time Kinematic (RTK, «кинематика реального времени»), строительство корректирующих станций для кинематики реального времени, в этом случае автомобиль будет получать высокоточные данные и работа навигации во многом упроститься.

Искусственный интеллект. Водитель в случае возникновения аварийной ситуации, применяет весь свой накопленный годами интеллектуальный опыт.

Решение: Научить систему распознавать различные ситуации на дороге с помощью большого количества накопленных данных о ситуациях. Для этого в нейросеть нужно загрузить сотни тысяч, миллионы этих ситуаций.

Повысить уровень доверия может возможность самостоятельного тестирования беспилотных автомобилей. Так опрос в г. Иннополис (Татарстан) показал, что 53% пассажиров передвигаются на беспилотном такси регулярно — несколько раз в месяц и чаще и 88% пассажиров привыкли к отсутствию водителя в течение первой пары минут движения.

Когда появится такая возможность, обязательно это сделаем. А я на своей интеллектуальной лекции предлагаю Вам почувствовать себя разработчиками собственного автомобиля с помощью 3D-моделирования. Если мы будем знать принципы создания и программирования машин, то станем больше доверять беспилотным автомобилям, так стремительно появляющимся в современном мире.

Глава II Знакомство с программой Компас 3D. Рассмотрение основных этапов создания 3D-модели автомобиля

Разработка трехмерной модели «с нуля» достаточно трудоемкий процесс, требующий специальных знаний и программного обеспечения. Существует множество бесплатных программ 3D-моделирования. Для создания своей 3D-модели я выбрал программное обеспечение и освоить основные его функции. Создание своей 3D модели я осуществлял в программе КОМПАС-3d.

КОМПАС-3d —российская программа 3D-моделирования, которая широко применяется в машиностроении, авиастроении, станкостроении и т. д.

Я не буду останавливаться на особенностях интерфейса программы, а покажу лишь основные этапы создания 3D-модели:

  • Создание очертания модели на виде с боку (с помощью операции “элемент выдавливания”)

  • Вырезание внутреннего пространства для размещения электроники (с помощью операции “вырезать выдавливанием”)

  • Работа над детализацией передней части модели: детализация бампера, подготовка отверстий для крепления светодиодов, создание капота, поворотников, решётки радиатора (применялись команды “элемент выдавливания”, “вырезать выдавливанием” и “копия указанием”)

  • Работа над задней частью модели: создание заднего бампера, выхлопных труб, порогов, креплений для светодиодов ( применялись команды “вырезать выдавливанием” и “элемент выдавливания”)

  • Создание открылок колёс

  • Создание проёмов для крепления окон (“операция вырезать выдавливанием”)

  • Скругление прямых углов детали

Процесс сборки, установления входящих деталей и системы управления 3D-моделью

По итогу мы получаем готовую модель для распечатки на 3D принтере.

Оборудование, на котором я производил печать продукт своего исследования –3D принтер PICASO 3D – это первый российский производитель персональных 3D принтеров.

Следующий этап – сборка модели, установление колес, моторов, Bluetooth- модуля, платы Arduino-Nano, драйвера мотора, аккумуляторов, выключателя, соединение проводов и настройка управления с мобильного устройства:

Анкетирование учащихся

После выступления с моим проектом на классном часе, я провел опрос своих одноклассников, и сравнил с ответами, полученными на эти же вопросы до выступления. Результаты представила в виде диаграммы:

Проанализировав ответы обучающихся, можно сделать вывод о том, что трёхмерная печать – это новая, практически не изученная тема ребятами моего класса: большинство учащихся знают о 3D моделировании и 3D принтерах, 10 учеников считают, что жизнь людей можно облегчить при помощи трёхмерной печать, лишь 7 уверены, что на 3D принтерах можно изготовить самим 3d-модели. После моего выступления все ребята были увлечены данной темой.

Цель моей работы выполнена, поставленные задачи достигнуты.

Применение и перспективы: мою модель можно применять и демонстрировать в качестве примера на обучающих программах по 3D –моделированию, ребята будут видеть готовый продукт. В будущем я планирую усовершенствовать свою модель с помощью установки камер, записи фото-, видео с них, установкой радара, создание более эффективного программного управления. Создание 3D –моделей автомобилей может ускорить разработку и испытание беспилотных автомобилей.

Заключение

В ходе проведенной работы были рассмотрены теоретические и практические основы 3D-моделирования и созданной на его основе 3D модели.

По результатам работы можно сделать вывод, что технология моделирования в настоящее время доступна даже школьникам, при этом, для того чтобы ознакомится с процессами создания и обработки моделей и изготовления объектов не требуется дорогостоящего и сложного в обращении оборудования, достаточно обычного компьютера.

3D моделирование и 3D принтер открывает двери во вселенную безграничного творчества. На сколько качественно и быстро получится реализовать все фантазии и задумки, зависит от особенностей различных видов пластика. Современный рынок предлагает как обычные типы пластика, так и состоящие из нейлона, поликарбоната, полипропилена и других полимеров. Выпускаются материалы, которые могут проводить электричество и светиться в темноте. Благодаря такому разнообразию материалов, нетрудно создавать функциональные модели самостоятельно.

Особенно хотелось бы отметить возросшую актуальность данной темы и

связанных с ней технологий в связи с нынешним экономическим курсом Российской Федерации, направленном на импортозамещение. Повсеместное внедрение технологий 3D печати на производстве позволит значительно ускорить разработку и испытание новых изделий, в том числе создании беспилотных автомобилей.

С появлением на дорогах беспилотных автомобилей безопасность вырастет в разы, что сохранит огромное количество человеческих жизней.

Для людей без водительских прав появится возможность самостоятельно перемещаться на роботизированном автомобиле.

Беспилотные автомобили могут осуществлять перевозку грузов в опасных зонах, во время природных и техногенных катастроф или военных действий;

Переход на беспилотные автомобили благоприятно скажется на окружающей среде.

По мнению некоторых экспертов, к 2025 году беспилотные автомобили полностью войдут в обиход и к 2030-му целиком захватят рынок личного транспорта.

Так как все неизвестное кажется нам сложным и вызывает опасения, разработка автомобиля «с нуля» значительно повышает доверие к беспилотным автомобилям.

Список литературы:

  1. Большаков, В. 3D-моделирование в AutoCAD, КОМПАС-3D, SolidWorks,

Inventor, T-Flex / В. Большаков, А. Бочков, А. Сергеев. - М.: Книга по

Требованию, 2017. - 336 c.

  1. Ганин Н. Б.: Трехмерное проектирование в КОМПАС-3D: проектирование / Н. Б. Ганин – М. : 2012. – 784 с.

  2. Двенадцать лучших бесплатных программ САПР [Электронный ресурс]. - Режим доступа : https://new-science.ru/12-luchshih-besplatnyh-programmsapr/

  3. Никонов В. В.: КОМПАС-3D: создание моделей и 3D-печать: учебное пособие / В. В. Никонов - СБп. : Питер, 2020. – 208 с.

  4. Погорелов AutoCad. Трехмерное моделирование и дизайн / Погорелов, Виктор. - М.: СПб: БХВ, 2013.

  5. Подробный гид по выбору пластика для 3D-печати [Электронный ресурс]. - Режим доступа : https://top3dshop.ru/blog/podrobnyj-gid-po-vyboruplastika-dlja-3d-pechati.html

  6. Сазонов, А. А. 3D-моделирование в AutoCAD. Самоучитель (+ CD-ROM) / А.А. Сазонов. - М.: ДМК Пресс, 2018. - 384 c.

  7. 3D-печать: история, применение, перспективы [Электронный ресурс]. - Режим доступа : http://rcm2.ru/razvlechenie/3d-pechat-istoriya-primenenieperspektivy

  8. https://moluch.ru/archive/246/56678/ - Беспилотный транспорт будущего

Просмотров работы: 105