Модель беспилотного автомобиля для комплексной уборки городских территорий
|
Даты проведения с 2017-01-08 по 2017-06-30 |
| Цырульников Евгений Сергеевич | Летняя школа Регионального школьного технопарка АГАСУ "Инженеры XXI века" |
Практически каждая гениальная идея впервые находила свое визуальное воплощение в виде рисунка (эскиза, чертежа), который был и остается лучшим способом сделать мысль, доступную лишь изобретателю, понятной, нужной, требующей воплощения. В данном проекте предлагается совместить инженерную мысль и творческое воплощение, чтобы представить изобретение, как будто оно уже существует.
Ход работы:
Перед началом создания концепта автомобиля были выделены ключевые задачи поддержания чистоты в городе. Для каждой задачи было определено наиболее часто используемое оборудование (средство, устройство), его основные функциональные возможности, достоинства и недостатки. В итоге были выделены наиболее востребованные при решении указанных задач функциональные возможности и их допустимые удачные комбинации. Далее был создан эскиз будущего автомобиля с выделением основных составных частей. После этого были изучены инструменты (модификаторы) 3ds Max, освоены методы подготовки и наложения текстур, установки и настройки источников света, создания анимации и осуществления итоговой визуализации. На основании эскиза проектантами было произведено 3D-моделирование составных частей средствами 3ds Max с их последовательным объединением в итоговую модель автомобиля. По завершению создания и сборки модели было произведено ее текстурирование с применением различных эффектов, были установлены и настроены источники имитации дневного света. Далее были подготовлены анимации, демонстрирующие функциональные возможности автомобиля. Анимации создавались по ключевым кадрам с использованием технологии инверсной кинематики. Печать созданной модели на школьном 3D-принтере-конструкторе РШТ потребовала сначала проверить ее на наличие ошибок, затем подготовить и настроить 3D-принтер. Работа с 3D-принтером и печать производились с помощью программы Repetier Host. После печати части модели были механически обработаны и соединить между собой. Печать производилась PLA пластиком, имеющим по сравнению в ABS пластиком более высокие показатели прочности.   |
| Для проектирования новых изделий наиболее часто используются программы САПР. Они обладают богатым функционалом и позволяют осуществлять разработку изделий любой степени сложности и назначения. Однако, они сложны для освоения, дороги, ограничивают творчество и не позволяют анимировать и визуализировать результат проектирования. Для создания концепта в проекте использовалась программа Autodesk 3ds Max т.к. позволяет не только достаточно быстро создавать сложные детализированные 3D-модели, накладывать на них текстуры и устанавливать источники освещения, но и позволяет представить модели в виде 3D-анимации и графических изображений высокого расширения. Autodesk 3ds Max бесплатна для образовательных задач и позволяет легко экспортировать модели в *.STL формат для 3D-печати. |
Создать 3D-модель и концепт принципиально нового роботизированного транспортного средства, позволяющего осуществлять уборку городских территорий, чистку дорожного полотна, мойку фасадов зданий и тротуаров, а также вывоз мусора. Концепт должен быть создан с использованием 3D-принтера с сохранением подвижности колес, манипулятора-мойщика и погрузчика для мусорного бака.
"Для достижения поставленной цели необходимо было выполнить следующие задачи:
• выделить совокупность задач, успешное решение которых позволяет обеспечить чистоту в городе;
• ознакомиться с используемой для решения этих задач техникой и оборудованием;
• определить ключевые функциональные возможности такой техники и оборудования, их достоинства и недостатки;
• разработать эскиз будущей модели роботизированного автомобиля, способного более эффективно решать выделенные задачи;
• изучить возможности и инструменты 3ds Max;
• создать модели отдельных частей роботизированного автомобиля и дополнительных объектов;
• объединить модели, наложить на них текстуры, установить источники освещения;
• создать анимацию роботизированного автомобиля и произвести ее визуализацию."
"Поддержание чистоты в городе сложная задача, требующая ежедневного выполнения целого ряда мероприятий. При этом существуют следующие проблемы: используемая техника не универсальна, для решения большинства задач используется человеческий труд, эффективность и скорость решения задач оставляет желать лучшего.
В связи с этим актуальной задачей является разработка роботизированного автомобиля, способного осуществлять комплексную уборку городских территорий, мойку фасадов зданий и вывоз мусора, как под непосредственным управлением человека, так и удаленно. В рамках данного проекта предлагается создание концепта такого автомобиля, цифровая модель которого в дальнейшем может быть использована в анимационных роликах, а физическая для создания автономного или управляемого удаленно роботизированного комплекса. "
"В ходе работы над проектом были получены следующие результаты:
• определены наиболее важные функциональные возможности для создаваемого концепта автомобиля;
• разработан детализированный эскиз автомобиля, произведена оцифровка эскиза для последующего использования в 3ds Max;
• изучены основные возможности, инструменты и модификаторы 3ds Max;
• на базе эскиза созданы 3D-модели основных составных частей автомобиля, произведено их текстурирование;
• осуществлена сборка полученных моделей в законченный концепт автомобиля;
• изучены средства и методы создания анимации средствами 3ds Max;
• с применением технологии инверсной кинематики и ключевых кадров подготовлена и анимация автомобиля;
• произведена печать созданных 3D-моделей на 3D-принтере;
• произведена обработка и сборка распечатанных моделей в прототип."
Результаты работы над проектом в перспективе могут быть использованы для создания физической модели разработанного концепта автомобиля посредством экспорта его составных частей в формат *.STL с последующим воспроизведением на 3D-принтере и/или фрезерном станке с ЧПУ. Учитывая, что концепт содержит манипулятор, то его физическая модель может быть использована в проектах по направлению робототехника и микроэлектроника для создания действующей радиоуправляемой модели и практического решения обратной задачи кинематики манипулятора.
"Для выполнения проекта использовались следующее аппаратное обеспечение и программные средства:
• для создания 3D-моделей, их анимации и визуализации Autodesk 3ds Max 2014;
• для подготовки и редактирования текстур Paint.NET;
• операционная система Windows 8.1;
• ноутбук Asus n76v (i7, 8Gb RAM, 1Tb HDD);
• школьный 3D-принтер-конструктор, разработанный в Региональном школьном технопарке;
• PLA пластик (матовый)."
О проекте
Проект опубликовал
