XXV Международный конкурс научно-исследовательских и творческих работ учащихся
Старт в науке
ИННОВАЦИОННЫЕ МЕТОДЫ ПЕРЕВОЗКИ МАЛОГАБАРИТНЫХ ГРУЗОВ ЧЕРЕЗ РЕКУ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ БЕСПИЛОТНО-ЛЕТАЛЬНЫХ АППАРАТОВ ЗАПРОГРАММИРОВАННЫХ ARDUINO
Полная версия работы доступна во вкладке "Файлы работы" в формате PDF
АННОТАЦИЯ
Перевозка грузов по воде является одним из эффективных и экономичных способов логистики, особенно в регионах с развитой речной сетью. Перевозка грузов через реки представляют собой важный аспект логистики и транспортной системы. Владение знанием о его преимуществах, особенностях процесса, а также вызовах и будущих тенденциях поможет эффективно организовать перевозку грузов. Это позволяет не только сократить затраты, но и обеспечить устойчивость и безопасность в водном транспорте.В данной работе описаны опыты применение возможностей использование современных технологий таких как, беспилотно летальные аппараты (БПЛА), программирование с микроконтроллером Arduino.
Ключевые слова: БПЛА, программирование, перевозка малогабаритных грузов
ОСНОВНАЯ ЧАСТЬ
БПЛА (беспилотные летательные аппараты), также известные как дроны, находят применение в различных сферах, включая логистику и грузоперевозки. С использованием БПЛА можно организовать эффективные и быстрые процедуры доставки грузов, в том числе через реки и труднодоступные регионы.
Преимущества использования БПЛА для перевозки грузов:
- Скорость доставки: БПЛА обеспечивают быструю транспортировку грузов, минимизируя время, необходимое для пересечения реки.
- Доступность: Дроны могут доставлять грузы в труднодоступные места, где традиционные способы перевозки (например, грузовики или корабли) могут не иметь доступа из-за отсутствия инфраструктуры.
- Экономия средств: Использование БПЛА может снизить затраты на доставку, особенно для небольших и срочных грузов.
- Гибкость маршрутов: БПЛА могут выбирать наиболее оптимальные и короткие маршруты, не подверженные наземным препятствиям.
- Минимизация воздействия на окружающую среду: БПЛА обычно работают на электроэнергии, что делает их более экологически чистым средством транспортировки по сравнению с традиционными грузовыми автомобилями и судами.
Применение БПЛА в логистике:
- Перевозка небольших грузов: БПЛА идеально подходят для доставки небольших отправлений, таких как лекарства, медицинские препараты, продукты питания и другие предметы первой необходимости.
- Передача документов: В ситуациях, где требуется срочная доставка документов, БПЛА могут существенно ускорить процесс.
- Мониторинг и инспекция: БПЛА могут использоваться для мониторинга состояния транспортных путей, включая состояние рек и мостов, что особенно актуально при паводках или других кризисных ситуациях.
Развитие технологий не стоит на месте, поэтому технологии перевозок усовершенствуется постоянно.
Рис. 1 схема дрона DJI Phantom 4 c манипулятором
Для успешного ведения и создания установки для перевозки малогабаритных грузов через реку, была создана схематическое изображение дрона DJI Phantom 4, на котором он изображен без пропеллеров. На схеме указаны размеры — высота и ширина. Также отображен установленный манипулятор, предназначенный для транспортировки груза через реку, а дополнительно показана камера, которая уже имеется на дроне. Благодаря, таким чертежам получилось установить, где можно разместить микроконтроллер Arduino.
Рис. 2 Манипулятор устройство на квадрокоптере DJI Phantom 4
Создание манипулятора указано на рисунке (см. рис. 2) для квадрокоптера DJI Phantom 4 с помощью 3D-принтера. Этот манипулятор предназначен для захвата груза и его транспортировки до заданной точки. Он состоит из основного элемента – плеча, и захватывающей части – кисти. Устройство управляется с помощью набора кнопок, подключенных к плате Arduino, а в качестве привода используются электрические двигатели.
Рис. 3 Дрон DJI Phantom 4
Установка манипулятора на дрон DJI Phantom 4 (рис. 3). Установлен с помощью лего конструктора и стяжек. Манипулятор подключен проводами к Arduino который запрограммирован на раскрытие и закрывания щупальцев манипулятора. Подобные установки позволяют адаптировать манипулятор с микроконтроллеров на любом БПЛА, который можно использовать вспомогательным при перевозке грузов через реку.
Рис. 4 Arduino и код для Arduino
В Arduino есть 14 входов и выходов для проводов, а также есть разъемы для проводов и микроконтроллеры он выполняет программный код и управляет устройствами. Преимущества Arduino: Простота в использовании: Существует множество руководств и примеров, которые помогут новичкам. Открытость: Обширное сообщество и наличие открытых ресурсов делают платформу доступной для обучения и разработки. Совместимость с множеством компонентов: Платформу можно использовать с различными датчиками, модулями и приводами.
Также был изготовлен код для Arduino, в котором написано команда для того, чтобы манипулятор открывался автоматически в промежутке определенного времени. Эту команду можно адаптировать под свое усмотрение на различные дополнительные парамеры, например, время раскрытия и закрытия манипулятора.
Заключение
Применение БПЛА для перевозки грузов через реки представляет собой перспективное направление в логистике и грузоперевозках. Их скорость, доступность и экономичность делают дроны эффективным инструментом для улучшения системы доставки, особенно в удаленных и сложных условиях. Однако необходимо учитывать и преодолевать существующие вызовы, чтобы максимально использовать потенциал БПЛА в этой области. Будущее использования БПЛА в грузоперевозках обещает быть интересным и многообещающим благодаря технологическому прогрессу и увеличению потребностей в быстрой доставке.
Список литературы
1. Костин А. С., Еленин Д. В. Методы доставки грузов при помощи беспилотных летательных аппаратов // Системный анализ и логистика: журнал.: выпуск №1(23), ISSN 2007-5687. – СПб.: ГУАП., 2019 – с. 55-64. РИНЦ
2. А.М. Грошев, А.В. Тумасов Беспилотные транспортные средства: настоящее и будущее / Грошев А.М. //Транспортные системы. 2016. № 2. С. 68-83.
3.Сайкин А.М., Карпухин К.Е., Переладов A.C. Разработка перспективного наземного беспилотного транспортного средства / А.М. Сайкин / Актуальные вопросы машиноведения. - 2015. - выпуск 4.- 25-31. 4.Матюха С.В. Беспилотные авиационные системы в грузоперевозках// Транспортное дело России. 2022. С. 141-143.