Инженерная задача "Прохождение лабиринта – радиоуправляемая лодка"

Работа выполнена в рамках проекта "Инженерный класс в Московской школе".

Необходимо изготовить радиоуправляемое водное транспортное средство (лодку), способное на плаву преодолеть лабиринт без касания стенок. Участники вправе выбрать одну из двух траекторий прохождения лабиринта.

Траектория № 1: ширина трассы 150 мм, 4 поворота по 90 градусов, выше вероятность касания стенок лабиринта, но меньше длина преодолеваемой трассы.

Траектория № 2: ширина трассы 300 мм, 6 поворотов по 90 градусов, меньше вероятность касания стенок лабиринта, но больше длина трассы.

Сценарий прохождения лабиринта:

  • капитан команды демонстрирует и объясняет конструкцию и принцип действия лодки;
  • капитан выбирает одну из двух траекторий движения лодки и озвучивает решение судейской коллегии. Изменение выбранной траектории в ходе одной попытки недопустимо;
  • помощник капитана спускает лодку на воду в стартовую зону;
  • по команде судьи лодка начинает движение по выбранной траектории. Движение не по той траектории, которая была объявлена, означает окончание текущей попытки;
  • лодка проходит лабиринт;
  • лодка прибывает на финиш и останавливается.

В процессе прохождения трассы лодка не должна касаться бортиков и "берегов островов". За любое подобное событие оценка за испытание уменьшается на 0,25 балла. Продолжительное касание и/или скольжение, в том числе прерывистое (т. е. с небольшим отскоком и повторным касанием и/или скольжением), в течение более, чем 3 с, означает окончание текущей попытки без начисления вышеуказанного штрафа за само это продолжительное касание (предыдущие штрафы, при их наличии, остаются в силе).

Если результатом подобного касания и/или скольжения явилась поломка ограждения (любого рода, от искажения геометрии ограждения до необратимой физической поломки барьера), следует немедленная дисквалификация команды на этапе, обнуление уже полученных баллов за испытание на этапе и штраф в 10 баллов. В процессе прохождения трассы запрещено непосредственное механическое (т. е. руками, подручными средствами и т. п.) изменение траектории движения лодки с момента установки ее в зону старта и до прибытия на финиш. Любое подобное событие означает окончание текущей попытки.

В ходе испытания запрещено:

  • подключать изделие к внешней электросети;
  • модифицировать трассу каким бы то ни было способом.

Размеры лабиринта 1500х2100 мм, размер стартовой зоны А1 – 300х300 мм, размер финишной зоны Е7 – 300х300 мм. Синее поле – вода, зеленые участки – острова, широкие синие линии – берега островов (высотой 200 мм) и стенки (высотой не менее 200 мм), глубина воды не менее 150 мм.

Развернутое рассмотрение возможных способов решения инженерной задачи, их анализ, плюсы и минусы, возможные проблемы при реализации.

Изначальный вариант устройстваИзначальный вариант устройства

Выбранный участниками способ решения инженерной задачи, причины выбора именно этого способа

Наша команда выбрала именно этот вариант нашей лодки по определенным причинам:

  1. Пластиковый корпус лодки не пропускает воду внутрь.
  2. Плата Arduino и Bluetooth модуль позволяют управлять лодкой через специальное приложение на смартфоне, не используя дополнительную аппаратуру.
  3. Возможность раздельной работы моторов позволяет избавиться от рулевых механизмов и сервопривода и поворачивать лодку только винтами.
  4. Наличие вклеенного дейдвуда позволяет за герметизировать эпоксидной смолой отверстие между валом и корпусом.

Используемые материалы и компоненты

Описание процесса изготовления изделия, используемые технологические операции:

  1. Напечатали корпус на 3D принтере.
  2. Просверлили отверстия под валы двигателей.
  3. Подключали, соединяли и программировали плату, Bluetooth-модуль, аккумулятор и двигатели внутри корпуса.

Фотография готовой лодкиФотография готовой лодки

Инструкция по эксплуатации изделия

Рассчитана на человека, который видит это изделие (лодка) впервые в жизни:

  1. Подключить батареи к разъемам.
  2. Герметично закрыть крышку отсека, в котором находятся платы и батареи
  3. Использовать пульт управления, с помощью смартфона, в котором стрелки "вверх, вниз, вправо, влево" отвечают за направление движения, а кнопка "пауза" отвечает за остановку двигателей самой лодки.
Чтобы скачать материал зарегистрируйтесь или войдите!