4. Аннотация. В дипломном проекте был сделан анализ существующих на данный момент роботов-спасателей. В своей пьесе он дает определение роботам как механические рабочие, которые На данный момент рынок камер с каждым днем все больше и больше расширяется.


Чтобы посмотреть этот PDF файл с форматированием и разметкой, скачайте его и откройте на своем компьютере.

2



3



4




5


Аннотация



В дипломном проекте был сделан анализ существующих на данный
момент
роботов
-
спасателей. Был создан прототип робота
-
спасателя, а также
разработана система управления. В разделе безопасности жизнедеятельности
был проведен анализ условий труда в лаборатории, а также был произведен
расчет искусственного освещения и расчет орга
низации работы при работе за
ПК. В разделе технико
-
экономического обоснования был проведен расчет
затрат на проект и определен социальный эффект.


Аңдатпа



Осы дипломдық жобада қазіргі кездегі бар құтқарушы роботтардың
талдауы жасалды. Құтқарушы роботтың
түп
-
тұлғасы жасалып, оның басқару
жүйесі өңделді. Тіршілік қауіпсіздігі бөлімінде зертханадағы еңбек
жағдайларының талдауы жасалып, сондай
-
ақ жасанды жарықтандырылды
және де дербес компьютердің алдында жұмысты ұйымдастыру талдауы
жасалды. Техникалық
-
эконом
икалық негіздеме бөлімінде жобаның
шығындары есептеліп, әлеуметтік әсері анықталды.


Annotation



In the diploma project, an analysis was made of the currently existing rescue
robots. A prototype of a rescue robot was created, and a control system was
laboratory was conducted, and artificial light calculation and calculation of the
organization of work while working for a PC were also made. In the section of the
feasibili
ty study, the project costs were calculated and the social effect was



6


Содержание



Введение

................................
................................
................................
.....................

7

1 Аналитический обзор современного состояния исследуемой проблемы

........

8

1.1

История происхождения термина

................................
...............................

8

1.2 Обзор существующих роботов
-
спасателей

................................
...................

9

2
Разработка робота
................................
................................
................................
.

18

2.1 Выбор микроконтроллера

................................
................................
.............

18

2.2
Выбор мотора

................................
................................
................................
.

20

2.
3

Выбор
Bluetooth

модуля

................................
................................
................

22

2.4
Выбор сервопривода

................................
................................
......................

24

2.5 Выбор камеры

................................
................................
................................
.

26

2.
6

Опытный
образец робота
-
спасателя

................................
............................

28

3 Программная часть

................................
................................
...............................

37

3.1 Среда разработки Arduino IDE

................................
................................
.....

3
7

3.2 Система управления

................................
................................
.......................

41

4 Безопасность жизнедеятельности

................................
................................
.......

44

4.1 Анализ условий труда в лаборатории

................................
..........................

44

4.2. Расчет организации работы при работе за ПК

................................
...........

46

4.3. Расчет общего искусственного освещения в лаборатории

.......................

49

5 Технико
-
экономическое обоснование

................................
................................

53

5.1. Расчет затрат на разработку

................................
................................
.........

53

5.2 Оценка эффективности научно
-
исследовательской работы

.....................

57

Заключение

................................
................................
................................
..............

59

Список литературы

................................
................................
................................
.

60

Приложение А

................................
..............

Ошибка! Закладка не определена.





7


Введение



В дипломном проекте создается робот
-
спасатель на базе
микроконтроллера
Arduino

Uno

с собственной системой управления на основе
анализа рынка существующих прототипов роботов
-
спасателей.

Реализация безопасности, предотвращения

смертности среди мирного
населения
, и
повышения эффективности

работы
спасателей

в
спасательных
службах

один из самых главных и значительных задач в настоящее время.

Иногда спасательные службы не способны противостоять природным
катаклизмам. Случаются таки
е аварии, что человек не способен оперативно
действовать для спасения жизни людей.

Учитывая тот факт, что в Казахстане слабо развита сфера
робототехники и на сегодняшний день нет ни одного аналога робота
-
спасателя отечественного производства было принято р
ешение углубленно
изучить данную проблему и найти выход в данной ситуации. В ходе анализа
рынка роботов было установлено, что практически все роботы оснащены
передовыми технологиями и, соответственно, стоят немалых денег, что ставит
под сомнение дальнейшую

покупку и эксплуатацию.

В ходе написания проекта был проведен анализ существующих аналогов
роботов
-
спасателей, что позволило сделать вывод о том, что данные роботы
стоят больших денег и недоступны многим компаниям. В итоге было принято
решение собрать ро
бота
-
спасателя, который был бы лучшим вариантом по
соотношению цена
-
качество. Именно данное проектное решение в виде
робота позволило бы небольшим компаниям, чей доход составляет ниже
среднего приобретать за разумные цены роботов
-
спасателей.

Собранный робо
т не сильно уступает своим аналогам, которые стоят в
десятки раз дороже. Учитывая, продуманный до мелочей дизайн и
конструкцию робота, то это является отличным вариантом для начальной
стадии развития сферы роботов
-
спасателей.

Актуальностью данной дипломной

работы является
то, что с помощью
такого робота можно улучшить условия труда и повысить безопасность
жизнедеятельности, снизить затраты на проведение спасательными службами
поисково
-
розыскных работ, а также повысить оперативность работ
спасательных служб.

Целью дипломного проекта является

с
оздание робота для проведения
поисково
-
розыскных работ с целью
помощи при
спасении жизни
пострадавших в авариях людей.

Задачей дипломного проекта состоит в осуществлении следующих
требований:

-

анализ существующих аналого
в робота
-
спасателя;

-

обоснование выбора комплектующих для сборки;

-

сборка робота;

-

разработка собственной системы управления.

8


1

Аналитический обзор современного состояния исследуемой
проблемы



1.1

История происхождения термина


Робот


это
устройство, которое помогает осуществлять механические
действия, подобным тем, которые осуществляет человек.
В качестве образца
при создании роботов используется и использовался человек, а именно
физически
й потенциал
.

Робот призван заменить человека на тяж
елых работах,
и именно это стремление породило ученых со всего мира сначала идею
робота, а позже первые попытки реализации (в средневековье). И, наконец,
после многих неудачных попыток
, в последнее десятилетие

возникла и начала
развиваться сфера робототехн
ики и роботостроения.


Сам термин «робот»
славянского происхождения. В 1920 году
знаменитый писатель К. Чапек в своей пьесе «Россумовские универсальные
роботы» ввел данный термин.
В своей пьесе он дает определение роботам как
механические рабочие, которы
е предназначены для замены людей на тяжелых
работах, требующих хороших физических нагрузок.

Само название «робот»
сформировано от слова
robota

(прим. чешский язык),
что в переводе значит
тяжкий принудительный труд.

Хорошо развитый робот способен взаимодействовать с окружающей
средой подобно человеку, а также обладать искусственным интеллектом. Но,
стоит признать тот факт, что на данный момент роботы очень далеки
до
человека и сильно отстают по интеллектуальным способ
ностям.

Робота от
других таких типов по качеству автоматизации отличает его универсальность
(многофункциональность), а также
быстрый переход на иные операции
(гибкость).

Универсальность дает возможность
автоматизации абсолютно любых
операций, которые выпо
лняет человек, а быстрота трансформации на
исполнение новых действий

при изучении заведомо новой продукции дает
возможность
сохранить ту же гибкость, которой обладают производства,
управляемые человеком.
Поэтому и роботы начали возникать всего лишь 20
лет
назад, так как появилась необходимость в таких разносторонних и гибких
средствах автоматизации.

По спосо
бу управления роботы различаются
:

-

роботы с программным управлением, которые работают только по
заранее написанной программе;

-

роботы с адаптивным управл
ением,
которые имеют у себя на борту
специальные датчики очувствления и поэтому могут подстраиваться под
жёсткие условия

(брать предметы, обходить препятствия и т.д.);

-

роботы с искусственным интеллектом, которые наряду с датчиками
имеют и
некую развитую си
стему обработки информации, поступающий с
9


внешней среды, что обеспечивает роботу вести себя как человек в
аналогичных ситуациях.

Наибольшее распространение роботы получили в сфере
промышленности и прежде всего в машиностроении. Также неплохие
перспективы
имеют роботы в сфере горнорудной промышленности,
металлургической и нефтяных промышленностях (обслуживание буровых
установок,
сборочные и ремонтные работы),
в строительной
промышленности, в легкой, пищевой и рыбной промышленностях.


Наравне с этим,

роботов

начинают вводить и в другие сферы
хозяйственной деятельности: в транспорт
ную промышленность
, в се
льское
хозяйство, область здравоохранения, с обслуживающую сферу (бытовые
роботы, роботы
-
спасатели)
, для и
сследовательских работ космоса и океана, а
также для

научно
-
исследовательских работ окружающей среды.

Несомненно, внедрение роботов во все данные сферы
жизнедеятельности

позволяет повысить производительность труда,
сменяемость работ оборудования и повышение качества выпускаемой
продукции, а также
несет огро
мное социальное значение тем, что помогает
освободить человека от тяжелой и опасной работы.
Поэтому, введение
роботов в нашу жизнь можно считать первой необходимостью, так как это
может решить проблемы глобальных масштабов и избавить человека от
сложных и
опасных работ. Также применение роботов позволит повысить
производительность труда в целом, а также

поможет развитию общества.


1.2 Обзор существующих роботов
-
спасателей


Потребность человека в хорошем помощнике, который будет помогать
или даже заменит его, привела к тому, что начали создаваться роботы.
На
данный момент невозможно представить жизнь без роботов. Они помогают
нам везде, дома,
в хозяйстве, в здравоохранении и
т.д. Но, с недавнего
времени такие роботы начали появляться и в сфере спасательных служб.
Стоит признать, что каждый день в мире происходят тысячи аварий

и нередко
получается так, что человеку не по силам справиться с такими авариями.
И
поэтому возникает о
страя необходимость в создании таких роботов
-
спасателей, которые помогут человеку решить сразу несколько проблем.

Предполагается, что такие роботы будут быстро обнаружить жертв под
завалами, что позволит оперативно действовать и, возможно, спасти жизнь
лю
дям.

Также, использование роботов в спасательных службах позволит
повысить оперативность спасательных служб, что очень качест
венно повлияет
на общую работу.

Недавние события в Японии (авария на АЭС)

выявили слабость
спасателей перед такими большими катаст
рофами.
Именно эти события
повлекли за собой развитие сферы робототехники, в последствии чего массово
началось производство роботов. Больше всего внимание было уделено
роботам спасателям, так как
одному человеку не в силах справиться. Всего за
10


несколько ле
т Япония стала мировым производителем по производству
роботов, и вообще по нанотехнологиям. Именно здесь широко развивается
данная сфера. Больше 50
% роботов в мире разработаны и представлены в
Японии.
Уже сейчас большинство спасательных служб этой прекрасн
ой
страны активно используют возможности роботов при спасе
нии людей, и это
очень благоприятно влияет на экономику в целом.
Большинство роботов из
списка в данное время активно принимают участие в спасательных операциях.

На данный момент

существуют нес
колько видов роботов
-
спасателей.

Gemini
-
Scout

Mine

Rescue

Robot

Этот робот был разработан
командой инженеров из Национальной
лаборатории
Sandia
.
Этот робот создан для того, чтобы проводить поисково
-
спасательные работы при завалах в шахте.
Робот позволяет о
ценить насколько
опасна аварийная ситуация и помогает определить спасателям что
необходимо предпринимать.
Возможна доставка
предметов

первой
необходимости

(пачки кислорода, вода, предметы медицинского назначения)
людям
, оказавшимся под завалами.

Gemini
-
Sco
ut

был разработан
таким
образом, что это транспортное средство может преодолевать любое
препятствие на своем пути, будь это вода, грязь, щебень и даже
железнодорожные пути.

Техническое оснащение самое передовое:
робот оборудован камерой,
которая снимает в

высо
ком разрешении в любых условиях

и может двигаться
в любом направлении
; установлены датчики, которые помогают определить
ситуацию в шахте и тем самым передают информацию спасателям снаружи
для дальнейших действий.

Также установлена инфракрасная камера,

которая
реагирует на тепло и определяет живые тела.

В качестве колес у робота
выступают четыре гусеничные колеса.


Корпус робота сделан из взрывозащищенного материала, чтобы
обезопасить его от взрывов
.

На
Gemini
-
Scout

установили микрофон, чтобы
пострадавш
ий мог вести беседу напрямую со спасателями и объяснить
ситуацию вокруг.

Батарея робота позволяет работать на проятжении 8 часов
беспрерывно.

Вес этого робота составляет
86

кг.
Управляется с помощью
пульта управления, а запись видео транслируется прямо на
экран монитора в
режиме «онлайн».
Скорость, которую развивает данный аппарат
,

равна
3,5

м/с. Также, установлен фонарик, который помогает вести поиски в ночное
время, и делает робота более заметным.
Стоимость такого робота составляет
500 тысяч долларов.


11




Рисунок

1.1


Робот
-
спасатель

Gemini
-
Scout Mine Rescue Robot


KOHGA
3

В 1995 году в городе Кобе в Японии произошли мощные толчки
землетрясений, которые привели к очень большим количествам жертв. На тот
момент Мацуно был ассистентом профессора в Университет
е Кобе, и,
разумеется, видел весь
ужас своими глазами. Спасатели не успевали спасать
людей, вытаскивать из
-
под завалов, гибли люди, страна понесла очень
большие убытки. Именно после этого случая, Мацуно собрал свою команду из
инженеров
-
разработчиков и прин
ялся разрабатывать роботов
-
спасаталей.
В
последствии, он открыл свой университет в городе Киото, который
разрабатывает роботов.

Команда ученых во главе с Фумитоши Мацуно из университета Киото
изобрели робота
KOHGA
3.
Этот робот напоминает
танк, но только ег
о
уменьшенная версия.
KOHGA
3

оснащен тепловизионной камерой
, а также
специальными датчиками, позволяющими ему выполнять свою работу.
При
разработке корпуса данного робота был использован термостойкий металл,
способный выдержать любые экстремальные нагрузки.
На нем установлены
специальные камеры, которые привыкли снимать в аномальных условиях,
таких как пыль, пожар, дождь и так далее.

Бл
агодаря датчикам движения
спасатели могут определить любое движение и направить робота на этот
шорох.


Робот и
меет на борту мощные двигатели и четыре гусеничные колеса,
которые позволяют ему передвигаться и обходить препятствия, подниматься
на лестницу.
KO
HGA
3

имеет длину в 86 см, в высоту 56 см, и весит всего 40
кг.
Максимальная скорость

составляет 1,8 м/с.

Аккумулятор емкостью в 8000
mA
*
h

способен проработать 15 часов от одного заряда, что позволяет вести
длительные спасательные операции.

Стоимость робота



300 тысяч долларов.
12


Также стоит отметить, что впервые этот робот был использован в операциях
на поврежденном реакторе АЭС в Японии.





Рисунок 1.2


Робот
KOHGA
3


FUMA

Этот робот производства команды инженеров Фумитоши Мацуно. И
появился он на свет после того, как была открыта лаборатория в Университете
Киото.
Вообще эта лаборатория специализируется на разработке именно
роботов
-
спасаталей, поэтому у них можно встретить р
азных типов роботов.

FUMA

представляет из себя
уменьшенную версию трактора. На борту
имеется манипулятор, способный поднимать тяжести весом до 50 кг, что
очень неплохо помогает при разгребании завалов.
Колеса диаметром 30 см
способствует
быстрому передвиж
ению робота по поверхности и оперативно
обходить препятствия. Установлен мощный двигатель
, что в паре с четырьмя
колесами представляет очень мощное сочетание и практически позволяет
роботу стать внедорожником.

FUMA

оснащен камерами со всех сторон, так как это помогает
спасателю осмотреть помещение и дать полную информацию о происходящем
вокруг. Благодаря использованию этой технологии,
экономится время и это
способствует быстродействию и оперативности спасателей.
Так
как, на роботе
установлены мощные двигатели, то необходимо было поставить мощный
аккумулятор, способный выдержать пару часов нагрузки и не разрядиться в
ненужный момент. Здесь установлен аккумулятор емкостью в 10000
mA
*
h
,
что в паре с мощным двигателем спо
собен проработать 4 часа от одного
заряда. Это вполне неплохо, учитывая, что за это время можно успеть сделать
многое.

Робот имеет длину в 200 см, в высоту 150 см, а весит около 80

кг.
Максимальная скорость равна 1,5 м/с.
Впервые этот робот был использова
н
13


при землетрясении в Японии. Полностью был завален торговый центр, и под
завалами находились люди
. И робот прошел испытание вполне успешно.
Были спасены люди, и это самое главное.
После этого испытания, было
запущено массовое производство робота. Цена это
го робота составляет
250тысяч долларов.




Рисунок 1.3


Робот
FUMA


Momaro

Робот был разработан командой
NimbRo

из Боннского университета в
Германии по требованию
DARPA Robotics Challenge
.
Этот робот произвел
настоящий ажиотаж среди спасателей, потому
как на нем установлены самые
передовые технологии. Конструкция робота необычна
.
Верхняя часть робота
напоминает телосложение человека, так как тоже имеет голову и две руки


манипу
ляторы. На конце манипуляторов есть по 4 пальца, что позволяет
производить з
ахват предметов и перетаскивать на другое место.

Momaro

имеет четыре ножки, которые заканчиваются приводом,
непосредственно управляемые колесом. Это позволяет дистанционно
управлять высотой робота, так как можно поднимать ножки и тем самым
обходить все
препятствия на пути.

Для того, чтобы преодолеть большие
препятствия и, например, подниматься по лестнице разработчики придумали
интересную идею. Идея состоит в том, что в этом случае ножки робота
поднимаются
до такой степени, что робот может
шагать.
Это дае
т
возможность беспрепятственно преодолевать любые препятствия и быть
одним из лучших в своем роде.

Робот оснащен датчиком, которая состоит из непрерывно
вращающегося лазерного
3
D

сканера, которое воспроизводит сферическое
поле обзора. Также на нем установл
ены восемь цветных камеры
, которые
направлены во все стороны для получения более подробной информации об
14


окружающей среде. Три цветные камеры
HD

качества помогают снимать
панораму

благодаря чему можно получить детальные фотографии
о месте
аварии. С помощью

данных, полученных от этого робота оператор, который
управляет
,

сможет сделать 3
D

картину происходящего вокруг него и
непременно отправить данную информацию спасателям для дальнейших
операций.

Система управления довольна проста. Робота оснастили последне
го
типа передатчиками, что позволяет оператору словить сигнал на расстоянии в
10 км и на глубине в 1 км.

С помощью пульта управления можно управлять
данным роботом дистанционно. Видео транслируется в формате
HD

качества
на монитор компьютера
.

Робот весит всего 25 кг, рост
составляет 100 см (при поднятых ножках),
а в ширину робот имеет габариты в 50 см.
При таких небольших габаритах
робот развивает скорость в 5 м/с, что является очень неплохим показаталем
для робота такого класса.

Цена на этого
робота официально составляет 750
тысяч долларов.




Рисунок 1.4


Робот
Momaro


IRS

Soryu

Самой большой проблемой роботов
-
спасателей является то, что им
необходимо проникнуть в груды обломков при этом не застряв. Именно этим
вопросом задавались ученые,
когда проектировали очередного робота
-
спасателя
. Группа разработчиков совместно с профессором Тадокоро Сатоши
из университета Тохоку решили создать робота, который смог бы
проскользнуть через препятствия как змей.
И с этой целью был разработан
15


робот
IRS

So
ryu
.
Кстати, робот разрабатывался в некоммерческой
организации под названием
Международный институт спасения (
IRS
).

Особенностью этого робота от всех других состоит в том, чт
о он по
форме напоминает змею, так как это помогает ему проходить даже маленькие
щели.
В качестве средства передвижения были использованы пластиковые
реснички, которые покрывают трубки и это помогает роботу передвигаться по
любой, даже неровной поверхности
. Это и является основным и главным
нововведением в роботе, который применили инженеры.

Робот перемещается с помощью вибраций этих самых ресничек,
создавая отталкивание между роботом и окружающими его предметами.
Благодаря применению данной технологии, ро
бот способен проходить даже
через узкие щели, что очень хорошо влияет на его работу.


Три трубки соединяются между собой крепким тросом, и при езде эти
трубки не мешают друг другу.
Трубки защищены прочным стеклом,
способный выдержать самые ужасные нагрузки.
Внутри каждой трубки
установлены камеры, которые
снимают в формате
HD

качества.
В первой
трубке установлен яркий фонарик. Также из особенностей стоит отметить, что
есть микрофон с

помощью которого ведется беседа с пострадавшим
человеком.

С помощью кабеля длиной в 2 км робот соединяется с пультом
управления и управляется ею.
Все данные, полученные от робота напрямую
передаются на компьютер, где оператор делает быстрый и точный анали
з
окружающей среды.
Видео транслируется на монитор с помощью
беспроводных технологий. Также возможна запись видео на карту
MicroSD
.

Весит данный робот всего 5 кг. Длина составляет 40 см, а в ширину
робот всего 10 см. На данный момент
IRS

Soryu

продается по

цене 20 тысяч
долларов. Эксперты в Японии уже сейчас отмечают, что у этого робота есть
большой потенциал

и она уже была использована для исследования
обрушения зданий в Соединенных Штатах Америки.




Рисунок 1.5


Робот
IRS

Soryu


16


Robocue

В апреле 2010 года в
городе Чиба был открыт Технологический
институт Чиба, который на данный момент является передовым решением по
производству спасательных роботов. Так как именно здесь производятся 50
%
роботов
-
спасателей, которые на сегодняшний день прин
осят пользу
спасательным службам Японии.

Так как все роботы этой категории всего лишь помогают найти
пострадавших людей под завалами, и не было ни одного робота, который мог
бы вытащить людей, то инженеры во главе с
Хирохито Масаки решили
сделать робота,
который будет вытаскивать людей из
-
под завала. Идея очень
понравилась пожарным службам Японии, что они реши
ли помочь инженерам
и сконструировали точную модель, по которой чуть позже инженеры
воссоздали робота. Благодаря слаженной работе получился довольно
интересный робот, который в Японии получил очень неплохие рецензии со
стороны спасательных служб.

Robocue

по виду похож на экскаватор. Благодаря гусеницам этот робот
способен передвигаться по труднодоступным местам, что позволяет ему быть
в разы эффективнее.
Корпус робота сделан из
прочного металла, который
способен выдержать высокую температуру, а также выдер
жит удар.

Это
обусловлено тем, что предположительно внутри корпуса будет лежать
пострадавший, и, поэтому задача робота перевезти его в более безопасное
место

и в более быстрые сроки. Поэтому это сочетание кажется более
подходящим.

Спереди робот оснащен
ма
нипулятором, который служит для того,
чтобы перетаскивать робота внутрь. Не менее важной конструкцией
является,

и конвейерная лента с помощью которого внутрь попадает пострадавший
человек.
Это сделано для того, чтобы пострадавший мог максимально
безопасно
попасть внутрь робота, не повредив
себе ничего. Как заверяют
разработчики, конвейерная лента сможет выдержать нагрузки до 130 кг
.

Робот оснащен четырьмя камерами с разных сторон робота, благодаря
чему
оператор видит обстановку вокруг.
Установлен микрофон,

позволяющий
вести связь с пострадавшим человеком, что позволит действовать оперативно.

Робот оборудован высокоточными датчиками движения, есть датчики
температуры, дыма.
Управление роботом ведется дистанционно, а для
усиления получаемого сигнала разработ
чики установили две антенны,
которые позволяют улавливать сигнал на расстоянии до 5 км.

Весит такой робот 75 кг. Имеет в длину 2 м, а в ширину 1 м. Несмотря
на такие габариты, робот способен развить скорость до 10 м/с.

Сегодня
Robocue

продается в Японии по

цене в 100 тысяч долларов. И на данный
момент пользуется огромным спросом у пожарных спасателей в Японии.


17




Рисунок 1.6


Робот
-
спасатель
Robocue















































18


2
Разработка робота




2.1 Выбор микроконтроллера


В качестве процессора для робота был выбран микроконтроллер
фирмы
Atmel

ATmega
328
p

на базе платы
Arduino

Uno
.
Выбор обусловлен тем, что
данный микроконтроллер
подходит по техническим характеристикам

и
приемлем по цене.
Характеристики микроконтроллера
Ardui
no Uno
представлены в таблице 2.1.




Рисунок 2.1


Плата
Arduino

Uno


Таблица 2.1


Характеристики микроконтроллера

Arduino

Uno

Наименование

Значение

Микроконтроллер

Atmel ATmega328
p

Входное напряжение

7
-
12

В

Рабочее напряжение (логический

5 В

уровень)



Аналоговый входы

6


Цифровые входы / выходы

14

(6 из которых обеспечивают выход


ШИМ)


19


Продолжение таблицы 2.1


Каждая из 14 цифровых выводов платы может использоваться как
ввод
или вывод. Помимо этого,
некоторые из выводов имеют специфические
функции.

Выводы 0 (
RX
)
и 1
(
TX
)
могут использоваться для получения
(
RX
)
и
отправки (
TX
) сведений по последовательному интерфейсу.

Выводы 2 и 3
служат источниками прерываний, которые возникают при спаде или низком
уровне сигнала. С помощью выводов 3, 5, 6, 9, 10 и 11
можно преобразовать 8
-
битные аналоговые значения в ШИМ
-
сигнал.
Выводы 10 (
SS
)
, 11 (
MOSI
), 12
(
MISO
), 13 (
SCK
)
могут совершать связь по
SPI

интерфейсу. На 13 выходе
находится встроенный светодиод
, который при отправке значения
HIGH

включается, и, соотвественно, при отправке значения
LOW



выключается.





Рисунок 2.2


Контакты платы
Arduino

Uno


ОЗУ


2 Кб
(ATmega328p)

Флеш
-
память

32

Кб
(ATmega328p)

Тактовая частота

16

МГц

Потребляемый ток

50
мА

EEPROM

1 Кб
(ATmega328p)

Длина

68,6 мм

Ширина

53,4 мм

Вес

25 г

20


Плата
Arduino

Uno

включает в себя 6 аналоговых входов (
A
0
-
A
5)
,
любой из них может отобразить аналоговое напряжение
подобно 10
-
битного
числа (1024 различных значений)
. Стандартно, напряжение измеряется в
диапазоне
от 0 до 5 В.

Arduino

Uno

можно запитать
от
USB

или от другого внешнего
источника питания.

Напряжение
источника питания
может быть в пределе от
6 до 20 В.
При использовании напряжения выше 12 В может привести к
перег
реву стабилизатора напряжения и,
как следствие,
плата может выйти из
строя.

Величина флеш
-
памяти платы
Arduino

Uno

равняется 32 Кб (из них 0,5
Кб использует загрузчик). Также микроконтроллер имеет 2 Кб ОЗУ и 1 Кб
EEPROM
.

Arduino

Uno

может осуществить связь с компьтером, также еще с одним
микроконтроллером
Arduino

или другими микроконтроллерами своего класса.
Приемопередатчик
UART
, который находится в
ATm
ega
328
p

позволяет
осуществлять последовательную связь с помощью цифровых выводов
0

(
RX
)
и 1
(
TX
).
Микроконтроллер ATmega16U2
, который находится на плате
,

позволяет обеспечить связь
UART

с
USB
-
портом компьютера, и при
подключении будет определять как виртуальный СОМ
-
порт.


2.2
Выбор

мотора


При разработке робота очень важно выбрать
мотор, который позволит
передвигаться ему свободно, без напряжения и также развивать неплохую
скорость.

Поэтому, очень важно перед началом разработки выбрать мотор,
потому как этот элемент является одним из важных элементов всей системы.
Если микроконтролл
ер является
«сердцем» робота, то мотор будет являться
«ногами» робота, то есть то, что позволит ему двигаться.

Электромотор

(мотор постоянного тока)



устройство, которое
преобразует электрическую энергию в механическую.

То есть, подается
электрический ток на это устройство, а взамен получается вращение вала
мотора.

В зарубежной литературе данный термин пишется как
DC
-
motor
,
отсюда и пошло название.

Мотор изображен на рисунке 2.3.


21




Рисунок 2.3


Мотор постоянного тока


Двигатель постоянного тока подключается по двум проводам. И,
соотве
т
ственно,
вся мощность, которая выделяется в процессе передается по
этим двум проводам.
У большинства моторов постоянного тока скорость
вращения тут достаточна высока


около 5000 об/мин. Однако,
скоростью
вращения таких моторов можно управлять, точнее управлять уровнем
мощности используя при этом метод широтно
-
импульсной модуляции.
Данный пр
инцип управления мощностью состоит в том, чтобы включать и
выключать его на короткие промежутки времени.
Но важным понятием в этом
случае является понятие рабочий цикл


процент времени, когда двигатель
находится в рабочем состоянии, по отношению ко времен
и, когда на него не
подается напряжение. Если же питание подается только в половину времени,
то и, соответственно,

двигатель будет работать только в половину своей
мощности.

Если включать и выключать питание довольно быстро, то будет
казаться, что двигател
ь просто вращается с довольно меньшей скоростью,
точнее, без рывков.

Маленькая скорость вращения обуславливается тем, что
двигатель получает питание только часть от общего времени.

Для робота был приобретен редукторный мотор
JGA25
-
370
. Данный
мотор был изобретен и произведен на заводе в Китае.
Из
-
за своих технических
характеристик и относительно приемлемой цены редукторный мотор набрал
неплохую популярность и продается в свободной продаже.
Потому как этот
мотор совершает 281 оборотов в

минуту, что вполне удовлетворяет
поставленные перед роботом задачи, то было решено использовать данный
редукторный мотор при разработке робота.


22




Рисунок 2.4
-

Редукторный мотор
JGA25
-
370


Отличительной особенностью этого мотора является то, что он
справляется даже с самыми требовательными задачами. Подходитпод
большинство разрабатываемых роботов.
Так как,
JGA25
-
370

состоит из
железных шестерен и более устойчив к износу, то есть такой мотор
прослужит
в работе довольно долго. Двигатель имеет форму
D
-
образного выходного
вала, что тоже очень удобно, так как все

больше и больше производителей
подстраивают свои разработки под этот стандарт.


Технические характеристики редукторного мотора
JGA25
-
370

представлены в таблице 2.2.


Таблица 2.2


Технические характеристики
JGA25
-
370

Наименование

Значение

Рабочее напряжение

3


9 В

Номинальное напряжение

6 В

Скорость свободного хода в 6 В

281 оборотов в минуту

Ток свободного хода в 6 В

80 мА

Потеря
тока при 6 В

900 мА

Крутящий момент при 6 В

4 кг×см

Передаточное отношение

1:21

Размер

19 мм

Вес

84 г


2.
3

Выбор
Bluetooth

модуля


Потому как разрабатываемый робот будет управляться с помощью
смартфона, необходимо было придумать способ управления. Было решено
использовать
Bluetooth
-
соединение, с помощью которого можно управлять
роботом дистанционно и без каких
-
либо помех.
Так как плат
а
Arduino

Uno

поддерживает подключение дополнительных модулей
, в том числе есть и
23


поддержка

модуля.

Благодаря этому, можно подключить модуль к
Arduino

Uno
,
что позволит облегчить процесс

разработки системы
управления.

В качестве

модуля был выбран модуль
HC
-
0
6
,
производителем
которо
й является китайская компания НС
. Так как, данный модуль широко
распространен и является довольно простым в использовании
было решено
выбрать именно НС
-
0
5
.




Рисунок 2.5



Bluetooth

модуль НС
-
0
5


Этот модуль является продолжением линейки

модулей и
позиционируется как новый продукт. Функциональность, даже размеры
печатной платы полностью схожи с предшественником
HC
-
0
4
.
Отличается эта
плата от своего предшественника сравнительно низкой цено
й. Так как
микросхемы процессора и памяти были объединены в один чип, то и,
соответственно, это привело к тому, что энергопотребление модуля было
снижено по сравнению с
HC
-
0
4
.

Сам модуль поставляется в двух конфигурациях: в режиме хоста или же
в режиме слейва (запрограммированный на заводе). Производитель указывает
настройки по умолчанию:
Slave
,
baud

rate
: 9600,
N
, 8, 1.
Password
: 1234.
А
максимальный
baud

rate

может достигать
до 1382400.

В технической спецификации к модулю производитель настаивает не
превышать максимальную скорость передачи (
baud

rate
)

115200 бод
, так как
это может привести к большому количеству помех, что в свою очередь
приведет к нестабильному соединению по
B
.
До установления связи с
другим устройством, поддерживающим
Bluetooth
,

HC
-
0
6
находится в режиме
АТ
-
команд, о чем свидетельствует мигающий
LED
.
При входе в режим
передачи данных
LED

начинает гореть непрерывно.

Так как команды не
имеют окончания
CRLF
, то в
течение одной секунды отправляется только
одна АТ
-
команда.

24


Подключается модуль к микроконтроллеру
Arduino

Uno

безо всяких
проблем.
Модуль питается от напряжения 5 В
. Выходы
TX
,
RX

Bluetooth

модуля без проблем и напрямую подключаются к выводам
TX
,
RX

микроконтроллера
Arduino

Uno
.
Схема подключения

модуля к плате
Arduino

Uno

показана на рисунке 2.6
.




Рисунок 2.6



Схема подключения Bluetooth модуля к Arduino Uno


2.4

Выбор сервопривода


Сервопривод является чуть ли не главным элементом в роботе.
Сервопривод это некий механизм с электромотором, который при желании
можно повернуть на заданный угол и удерживать при этом положении.

Если дать полное определение сервоприводу, то это привод с
у
правлением через отрицательную обратную связь, позволяющую точно
управлять параметрами движения.

Каждый из типов механического привода в
составе которого есть датчики (положения, скорости, усилия), а также блок
управления приводом автоматически может
называться сервоприводом.

Принцип работы сервопривода довольно проста. Сервопривод получает
значение от управляющего параметра на вход, затем
управленческий
блок

сравнивает эти значения со своими значениями на датчике и после этого, на
основе сравнения зна
чений сервопривод производит некое действие,
например, поворот, замедление или ускорение

таким образом, чтобы значение
датчика было схоже со значением от управляющего параметра.

Наибольшее распространение получили сервоприводы, которые
удерживают заданный
угол, а также сервоприводы, которые поддерживают
заданную скорость вращения.

Сервопривод состоит из нескольких составных частей. Подробная
общая структура сервопривода приведена
на рисунке 2.7
.


25




Рисунок 2.
7



Общая структура сервопривода


Для своего робота был выбран сервопривод
MG
90
S
.
Данный
сервопривод был произведен компанией
TowerPro

в Китае.
MG
90
S

широко
распространен, отличается отличной ценой и качеством за такую цену,
поэтому было решено использовать данный сервопривод в своей работ
е.




Рисунок 2.
8



Сервопривод
MG
90
S


Отличительной особенностью данного сервопривода является то, что
он
очень мощный для своего ценового диапазона, но в тоже время малошумный
в работе
. Это является большим плюсом и большой редкостью, потому как
другие
мощные сервоприводы в работе шумят громко.

Аналоговый
сервопривод
MG
90
S

имеет пластиковые шестеренки, что вполне логично
учитывая то, что стоит он относительно дешево
. Пластиковые шестеренки
хороши тем, что они очень легкие, не под
вержены скорому износу и также
относительно часто используются в большинствах сервоприводах.
Они не
выдержат большие нагрузки
, но для больших нагрузок лучше использовать
сервоприводы с нейлоновыми шестеренками.

В сервоприводе используются
26


два шарикоподшипн
ика, что делает работу плавной, а устройство в целом
долговечным
.


Таблица 2.3



Технические характеристики сервопривода
MG
90
S

Наименование

Значение

Крутящий момент

5,5 кгс×см (4.8 В), 6,5 кгс×см (6 В)

Скорость вращения (4.8 В без нагрузки)

0
,
14 сек/60˚

Скорость вращения (6 В без нагрузки)

0
,
1
1

сек/60˚

Рабочее напряжение

3,5


8,4 В

Рабочий диапазон


-

90
˚
(импульсы 1
-
2 мс
соотвественно)

Зона нечувствительности

10 мкс.

Угол поворота

180
˚

Материал редуктора

пластик

Рабочая температура

-
30
-

+60 ˚С

Длина провода

30 см

Размеры

40 x 20 x 44мм

Вес

39 г


Потому как рабочее напряжение сервопривода составляет не больше 8,4
В, а напряжение аккумулятора представляет значение выше, чем напряжение
сервопривода, то необходимо использовать
DC
-
DC

преобразователь при
подключении сервопривода к
плате
Arduino

Uno
.

Подробная схема
подключения сервопривода к плате
Arduino

Uno

с использованием
преобразователя на
пряжения показана на рисунке 2.9
.




Рисунок 2.9



Схема подключения
MG
90
S

к плате
Arduino

Uno


2.5

Выбор камеры


Камера является обязательным предметом, которая устанавливается во
всех роботах, специализирующиеся на проведении поисково
-
спасательных
27


работах.
От качества картинки, передаваемого с помощью камеры, зависит
судьба человека.
Также важен и тот факт, что камера должна быть устойчивой
неблагоприятным факторам, выдерживать сильные нагрузки, иначе все
спасательные работы будут
бессмысленными
.

К выбору камеру стоит подходить тщательно, так как он является одним
из важных механизмов
робота.

В выборе камеры стоит обращать даже на
мелкие детали. Самое главное, чтобы качество видео соответствовало
нынешним стандартам, чтобы оператор мог вс
ё разглядеть и передать
информацию спасателям.

Потому как, с помощью платы
Arduino

Uno

реализовать п
оддержку
видео было крайне
затруднительно,

да и качество
видео оставляло желать лучшего, было принято решение приобрести для
робота специальную защищенную камеру для таких целей.


На данный момент рынок камер с каждым днем все больше и больше
расширяется.
Каждый день производители выпускают новые модели камер,
которые отличаются от предыдующих хорошим каче
ством видео и
приемлемой ценой.

В качестве камеры для робота была выбрана экшн
-
камера
EKEN

H
9

черного цвета с поддержкой
Wi
-
Fi

соединения
.
Производителем
этой камеры
является одноименная китайская компания
EKEN

с заводом в городе
Шэньчжэнь. Особенностью камер данной компании является то, что за
относительно недорогую цену они предлагают, возмож
но, одну из лучших
камер.




Рисунок 2.10


Экшн
-
камера
EKEN

H
9


Потому как, у данной камеры есть поддержка
по
Wi
-
F
і
соединению и
компактный размер было принято решение использовать данное решение в
своем роботе. Производитель заявляет, что камера способна выдержать
сильные нагрузки. Реализована поддержка
стандарта по защите оболочки по
степени
IP
68.
Это значит, что камера способна выдержать по
гружение в воду
на глубину до 3
0 м
, также реализована защита от пыли.
EKEN

H
9
способен
выдержать падение с высоты в 10 м. Благодаря защитному кейсу, который
идет в
комплекте камера способна прослужить долгие годы.

28


На камере есть 2
-
дюймовый

дисплей

с разрешением экрана 320×240
пикселей на дюйм
, который позволяет выбрать режимы фото и видео, а также
просматривать фотографии и записи видео.
Максимальное разрешение фото
составляет 12 мегапикселей, а видео можно снимать в


качестве
с кадровой
частотой в
25

fps
.
Есть поддержка карты памяти
MicroSD

до 256 Гб, которая
позволит сохранять записанные видео.
Угол обзора видео составлят 140
градусов. Звук пишется в битрейте 176
кб
ит
/с. Установлена съемная литий
-
полимерная батарея емкостью 1050 мА×ч, что позволяет снимать видео в
течении двух часов непрерывно.

Реализована поддержк
и записи видео с
помощью пульта управления, поддерживающего на расстоянии до 10 м.
Технические характеристики
EKEN

H
9
показаны в таблице 2.4.


Таблица 2.4


Технические характеристики экшн
-
камеры
EKEN

H
9

Наименование

Значение

Пульт управления

до 10 м

Ди
сплей

2
-
дюймовый экран, разрешение 320×240
на дюйм

Защитный кейс

на глубину до 30 м

Разрешение видео

4К в 25
fps
; 2.7
K

в 30

fps
;
FullHD

в 60
fps
;
FullHD

в
30

fps


Разрешение фото

12 Мп/8 Мп/5 Мп/4 Мп

Поддержка карты памяти

есть, до 256 Гб

Угол обзора

140˚

Батарея

съемный литий
-
полимерный, 1050 мА×ч

Срок службы батареи

50 минут в 4К в 25
fps

Звук

формат
WAV
,
битрейт: 176 кбит/с

Поддержка
Wi
-
Fi

802
,
11 b/g/n

Поддержка языков

мультиязычный

Размер

59
,
3×24
,
6×41
,
1

мм

Вес

64 г (включая аккумулятор)


2.
6

Опытный образец робота
-
спасателя


Робот
-
спасатель своим видом напоминает танк, но уменьшенного
размера.
В основу модели был взят танк, так как это позволит роботу резво
передвигаться и обходить препятствия
. После детального изучения всех
материалов
было принято решение использовать гусеницы в качестве
средства передвижения
, потому что это позволит роботу передвигаться по
неровностям.

Схема подключения всех компонентов робота представлена на рисунке
2.11.


29




Рисунок 2.11


Схема подключения

компонентов робота


Все комплектующие необходимо было собрать внутри робота таким
образом, чтобы они не болтались при передвижении робота. Поэтому было
принято решение закрепить все комплектующие на
печатной

плате.
Применение
печатной

платы позволило сэк
ономить
очень много места внутри
робота, а также привести все в порядок. На рисунке 2.12 показана установка
комплектующих на
печатной

плате.




Рисунок 2.12


Печатная

плата

30


Печатная плата вместе с комплектующими была установлена в корпус
робота, что было отличным решением, учитывая то, что при большой
скорости робота
все комплектующие могут быть разбросаны внутри корпуса.
Провода были припаяны, а также прикреплены к печатной
плате
. Сама
печатная плата была установлена в корпус робота.




Рисунок 2.13


Установка печатной платы


Основу робота составляют квадратные аллюминиевые профили,
которые были использованы, чтобы придать прочности конструкции
. Было
принято использовать
именно такой тип материала, так как он имеет
небольшой вес по сравнению с металлическими профилями, а также
небольшую тол
щину, что удобно при сверлении.


31




Рисунок 2.14



Квадратные аллюминиевые профили


В качестве колес для гусеницы были использованы
колеса с
пластиковыми дисками и резиновой покрышкой. Размер

колес составляет
85

мм×
38

мм
, что идеально подходит под данного робота. Благодаря тому, что
шина колеса покрыта шипами
не возникает проблем со сцеплением с
гусеницей и это позволяет роботу без про
блем двигаться с определенной
скоростью.




Рисунок 2.15



Колесо
85

мм×3
8

мм


Велосипедная цепь была выбрана в качестве материала для сборки
гусениц для робота. Этот выбор был обусловлен тем, что
велосипедная цепь
представляет из себя твердый материал,
устойчивый к большим нагрузкам.
Благодаря своей структ
уре велосипедная цепь позволит роботу двигаться
умеренно и преодолевать разные препятствия. Потому как, для одной
32


гусеницы пришлось использовать
две велосипедные цепи, то в качестве
крепления
было решен
о использовать оргстекло. Это решение было
обусловлено тем, что оргстекло является достаточно крепким материалом, и
что самое важное, идеальный вариант, приемлемый по цене.




Рисунок 2.16



Гусеница для робота


Материал, который использовался для корпуса



поливинилхлорид
(далее ПВХ).
Так как, ПВХ удобен в использовании и стоит относительно
недорого было принято решение использовать данный материал в разработке
корпуса.
Панель достаточно крепкий, способен выдержать малейшие
нагрузки. В нашем случае, панел
ь ПВХ служит защитой для
комплектующих
робота. Панель ПВХ была покрашена в черный цвет.




Рисунок 2.17



Панель ПВХ

33



Был придуман механизм, напоминающий башню танка. На нем будут
установлены камера и фонарик. Такое решение является очень практичным и
не занимает очень много места.
Именно в этом механизме и будет
использоваться сервопривод
MG
90
S
,
который будет поворачивать башню.
Благодаря тому, что камера и фонарик вместе весят не
так много, то этот
механизм способен проработать долгое время.




Рисунок 2.18



Механизм башни робота


На задней части робота
-
спасателя был установлен емкий аккумулятор,
который позволит проработать продолжительное время. Емкость такого
аккумулятора сос
тавляет 5400 мА×ч. А продолжительность работы
аккумулято
ра от одного заряда составляет
1
,5 часа, что на практике должно
хватить для выполнения всех работ.
Благодаря своему весу (400 г),
аккумулятор не занимает много места и крепится на задней части робота
двусторонним скотчем.


34




Рисунок 2.19



Крепление аккумулятора


Спереди робот оснащен светодиодной лентой, которая будет освещать
путь роботу. Сочетание светодиодной ленты и фонарика на башне робота
должны предоставить роботу хорошее освещение в ночное вр
емя, благодаря
чему передвижение
станет проще. Так как, и светодиодная лента и фонарик
потребляют мало энергии
, то это решение использовать их вместе в паре
является самым оптимальным.




Рисунок 2.20



Расположение светодиодной ленты спереди робота



В качестве защиты печатной платы и всего оборудования, которая
находится внутри корпуса робота был продуман механизм крышки. То есть,
это позволит открывать и смотреть содержимое внутри корпуса, а также
внешне выглядит очень красиво.

35


По внешнему виду робо
т слегка напоминает уменьшенную версию
танка. Это и обоснованно, так как танк является средством для передвижения
по бездорожью.
Гусеницы робота были спроектированы таким образом, чтобы
они помогали при пер
едвижении объезжать препятствия. Благодаря
использ
ованию двух редукторных моторчиков сзади, робот повысил скорость
движения, а также проходимость по труднодоступным местам.
Спереди
расположилась светодиодная лента благодаря которой возможно
передвижение по дороге в темное время суток.

Использование при
пр
оектировке аллюминиевых профилей позволило обрести корпусу
прочность.




Рисунок 2.21


Внешний вид робота


Как показала практика, проектировка механизма башни явилось очень
правильным решением, так как это позволяет снимать
широкоугольные видео
в хороше
м формате даже в ночное время суток. Расположение рядом с
камерой фонарика избавит от
плохих и некачественных видео ночью. С
помощью сервопривода можно управлять направлением данного механизма,
точнее, крутить башню вправо или влево в зависимости от требуе
мой задачи.

36




Рисунок 2.22


Вид сверху


На

задней части робота находится аккумулятор. Естественно, была
продумана также защита аккумулятора, что позволит предостеречь емкий
аккумулятор от внешних воздействий.
Также сзади расположены два колеса с
двумя редукторными моторами, которые и являются движком для робота.

Как показала практика, робот в таком сочетании лучше всего
справляется с препятствиями. Гусеницы служат балансировкой для робота и
позволяют проходить

через препятствия. Использование емкого аккумулятора
позволяет роботу работать довольно долго от одного заряда.

Использование в
паре с камерой и фонарика решило проблему со съемкой видео в ночное
время, что тоже является очень большим плюсом.

Светодиодная

лента
спереди робота является очень важным компонентом.













37


3

Программная часть



3.1 Среда разработки Arduino IDE


Arduino

IDE

представляет из себя
текстовый редактор кода
,
область для
сообщений, окно для вывода текста (консоль),
панель
инструментов и
несколько меню. Чтобы загрузить программу, необходимо подключить к
аппаратной части микроконтроллеров
Arduino
.

Она доступна для самых
распространенных операционных систем, таких как
Windows
,
MacOS

и
Linux
.
Описание графического интерфейса по
казана на рисунке 3.1.




Рисунок 3.1


Графический интерфейс
Arduino

IDE


Меню «Файл» представляет собой очевидные пункты меню. Стандартно
Arduino

IDE

сохраняет каждый раз скетч в отдельную папку. Имя этой папки
будет совпадать с именем файла, который указывается при написании кода.
Но, можно изменить адрес папки в которую будут сохраняться написанные
скетчи.


38




Рисунок 3.2


Меню «Файл»


В меню «Правка» находятся команды, которые необходимы для работы
с кодом.
Также в этом меню находятся команды, которые удобны наличием
комбинаций для быстрого доступа к этим командам.




Рисунок 3.3


Меню «Правка»

39



В меню «Скетч»
находится команда «Пров
ерить/Компилировать»,
которая также находится на панели инструментов. Данная команда позволяет
проверить написанный код на наличие ошибок, в случае отсутствия ошибок
идет компиляция кода.
Пункт в меню «Показать папку скетчей» позволит
перейти прямо в папку

с сохраненными скетчами.




Рисунок 3.4


Меню «
Скетч
»


В меню «Сервис» указывается модель платы
Arduino
,
а также СОМ
-
порт
к которому она подключена. В пункте меню находится команда
«Автоформатирование» которая позволит привести скетч в удобный и
читаемый вид.


40




Рисунок 3.5


Меню «Сервис»


В меню «Справка» указаны все инструкции, которые необходимы для
удобной работы в программе. Но, стоит учесть, что все ссылки ведут на
официальный сайт программы, который на английском языке.




41


Рисунок 3.6


Меню «Справка»


На рисунке 3.7 указаны команды, которые расположены в панели
инструментов. В основном, эти команды наиболее актуальные со всех меню.




Рисунок 3.7


Панель инструментов


3.2
Система управления


Так как, робот был оснащен

модулем, то, соответственно,
необходимо было продумать систему управления.
На сегодняшний момент
времени было создано очень много программ, с помощью которых благодаря

модулю можно управлять различного рода роботами.

Существуют
приложения, которы
е в буквальном смысле превращают
Android

смартфон в
игровой контроллер.

Проанализировав все доступные варианты, было решено в качестве
приложения для управления роботом
,

использовать приложение на
Android
/
IOS

под названием «
4
Joy

Джойстик
»
. Данное
приложение находится
в свободном доступе в интернете, и, поэтому найти и скачать данное
приложение не составило особого труда.

Интерфейс п
риложения

показан на
рисунке 3.8.


42




Рисунок 3.8


Интерфейс
приложения

«
4
Joy
»


Приложение «4
Joy
»
является уникальным приложение, которое
позволяет смартфон превратить в игровой контроллер. Он подключается через

и можно легко настроить данное приложение. Также приложение
позволит пользователю выбрать один из типов джойстиков, в том числе,
мож
но выбрать либо руль либо штурвал.
Также с помощью данного
приложения можно подключиться к компьютеру и компьютер будет видеть
смартфон как
USB

джойстик.
Также благодаря тому, что смартфон
поддерживает акселерометр, то можно управлять и без каких
-
либо
кнопок
наклоняя вперед и назад смартфон.

Разработчики в ближайшем будущем планируют добавить и управление
джойстиком с помощью
Wi
-
Fi

соединения, что очень повысит популярность
данного приложения.
Так как, на данный момент существует поддержка
только 32
-
бит
ных операционных систем, то планируется добавить и
поддержку 64
-
битных операционных систем. Пока сфера применения данного
приложения довольна скудна. Приложение поддерживается на платформах
Android
/
IOS
,
а также на 32
-
битных
Windows XP/7/8.

Принцип работы
приложения довольно простой.

При открыт
и
и
приложения на главном экране высвечиваются 3 вида игрового контроллера.
При выборе контроллера стоит учитывать то, что надо писать программу
именно под эти контроллеры.
Я выбрал первый тип контроллера (см. рисунок
3.9).


43




Рисунок 3.9


Внешний вид игрового контроллера


Данный вид игрового контроллера представляет собой
простой игровой
джойстик. Отличие от других видов игровых контроллеров в программе
является то, что здесь

используются лишь одни кнопки и стрелки. С помощью
стрелок, которые находятся в левой стороне можно управлять роботом,
точнее, управлять движением робота. С помощью кнопок
А

и
В
можно
управлять сервоприводом, а точнее, направлением сервопривода.

С помощью

верхних кнопок
X

и
Y

можно включать/выключать фонарик и светодиодную
ленту. Такое решение является очень удобным на практике, необходимо лишь
запомнить сочетания кнопок.














44


4
Безопасность жизнедеятельности



4.1

Анализ условий труда
в лаборатории


В данной дипломной работе проводится

создание робота и разработка
системы управления для него. Также дипломный проект включает в себя
проектирование и конструирование плат, программирование контроллера и
его интеграцией с
программным обеспеч
ением
.

К группе физически
-
вредных промышленных факторов во время
проведения работ системы относятся
:

-

слабое освещение при работе в лаборатории, который приводит
утомлению глаз и потере чувствительности зрения. Для того чтобы проводить
работы без нанесения
вреда органам зрения, необходимо поддерживать
освещенность в помещении на уровне 300 лк,
разряд зрительных работ III в
[
1
1
];

-

не соблюдение техники безопасности и гигиены при работе на ПК,
согласно СанПиН РК № 1.01.004.01 Гигиенические требования к организа
ции
и
условиям работы с видеодисплейными терминалами и персональными
элек
тронно
-
вычислительными машинами

[12];

-

не соблюдение правил электробезопасности электрической цепи
приемника (12 В), согласно СТ РК 12.1.013
-
2002

Э
лектробезопасность.

Поэтому, исходя
из вышеперечисленных промышленных факторов,
которые влияют на работу человека в лаборатории, выделим три вида работ
необходимых для благоприятной работы: обеспечение надлежащего
освещения, выполнение техники безопасности во время работы за
персональным ком
пьютером, электробезопасность во время работы с
паяльником.

Для создания благоприятствующего условия труда важное значение
уделяется рациональному освещению и цветовому оформлению.
Недостаточное освещение и цветовое оформление усложняет проведение
работ, а

также ведет к понижению производительности труда и
работоспособности глаз и может являться причиной заболеваний и
несчастных случаев.

Освещенность должна соответствовать норме в 300 лк, чтобы при
долговременной работе человек мог вести наблюдение за всеми

операциями
без утомления глаз, а также при этом сохранялась соответствующая норме
работоспособность глаз.

Предпочтительно, в рабочих помещениях применяется боковое
естественное освещение. В рабочих комнатах и кабинетах имеется
естественное освещение.

Для
того чтобы не зависеть от времен года и погодных условий, а также
для максимального использования рабочего времени, в помещениях
устанавливается совмещенное освещение. Наряду с этим дополнительное
45


искусственное освещение можно использовать не только в темн
ое, но и в
светлое время суток.

Поскольку, работы будут проводиться в лаборатории необходимо
поддерживать освещенность в помещении на уровне 300 лк, чтобы не нанести
вред органам зрения. Необходимо выбрать площадь световых проемов (окон)
в помещении для
оптимального естественного освещения.

Микроклиматические условия должны соответствовать санитарным
правилам и нормам ГОСТ 12.1.005

88 ССБТ, приемлемые
микроклиматические условия на рабочем месте представлены в таблице 4.1
[
1
4
]
.


Таблица 4.1


М
икроклиматические условия на рабочем месте

Период
года

Категории
по уровню
энергозатрат,
Вт

Температура
воздуха, °С

Температура
поверхностей,
°С

Относительная
влажность
воздуха, %

Скорость
движения
воздуха, м/с

Холодный

1а (до 139)

1б (140
-
174)


(175
-
232)

2б (233
-
290)

3 (более 290)

22
-
24

21
-
23

19
-
21

17
-
19

16
-
18

21
-
25

20
-
24

18
-
22

16
-
20

15
-
19

60
-
40

60
-
40

60
-
40

60
-
40

60
-
40

0,
1

0,
1

0,
2

0,
2

0,
3

Теплый

1а (до 139)

1б (140
-
174)

2а (175
-
232)

2б (233
-
290)

3 (более 290)

23
-
25

22
-
24

20
-
22

19
-
21

18
-
20

22
-
26

21
-
25

19
-
23

18
-
22

17
-
21

60
-
40

60
-
40

60
-
40

60
-
40

60
-
40

0,
1

0,
1

0,
2

0,
2

0,
3


Электробезопасность

В первую очередь, при работе с компьютером необходимо учитывать
электробезопасность.

Для жизни человека, как правило, напряжение 12 Вольт по правилам
общей
техники электробезопасности считается безопасным. Это означает, что
ток с приложенным напряжением в 12 Вольт при прохождении через ткань
человека начнет сокращать мышцы, тем самым не приведет к гибели. Стоит
учесть, что не очень приятно, когда попадаешь по
д напряжение, даже если это
12 Вольт, поэтому надо быть осторожным и не допускать касания открытых
контактов к телу при включенном оборудовании.


Следует понимать, что для обеспечения электробезопасности при
работе с током с напряжением в 12 Вольт необходи
мо проводить правильную
работу при спаивании контактов, а их изоляция должна быть согласно общим
правилам изоляции и электробезопасности.

Противопожарные меры безопасности

Для
предотвращения пожаров и возгорания в здании лаборатории надо
выполнить
следующие правила пожарной безопасности:

-

необходимо заменить горючие растворители, а также моющие средства
на негорючие;

46


-

запрещено использовать самодельные нагревательные спирали, нельзя
устанавливать термостаты в сушильные шкафы на деревянные столы,
которые
не защищены от возгорания;

-

желательно вести постоянный контроль над работой нагревательных
устройств.

Необходимо поставить на видное место способ пожаротушения в здании
лаборатории. Огнетушитель является основным способом тушения пожара.

Порошковый

огнетушитель ОП
-
3 будет использоваться в лаборатории
от возгорания и пожаров. Также ОП
-
3 предназначен для тушения возгорания
твердых, жидких и газообразных веществ (класса А, В, С или В, С в
зависимости от типа применяемого порошка), а также можно их прим
енять в
качестве огнетушителя для электроустановок, которые находятся под
напряжением до 1000 В.

Также в здании, где находится лаборатория, предусматривается
внутреннее противопожарное водообеспечение, которое осуществляется от
внутренних пожарных кранов.


4.2. Расчет организации работы при работе за ПК


Персональный компьютер, в первую очередь, является
электроприбором. От других электроприборов его отличает то, что он может
работать длительное время без отключения от электрической цепи. Наряду с
обычным р
ежимом работы в компьютере предусмотрен режим работы с
пониженным электропотреблением или режим ожидания запроса. Так как
компьютер может работать длительное время без отключения от электросети
необходимо уделить особое внимание качеству организации электр
опитания.

1.

Желательно не допустить, чтобы в процессе работы с компьютером
были использованы некачественные и изношенные компоненты, а также их
суррогатные заменители: розетки, удлинители, переходники, тройники.
Непозволительно собственными силами модифицир
овать розетки для
подключения вилок, которые соответствуют другим стандартам.


2.

Кабели и провода необходимо расположить с задней стороны
компьютера и периферийных устройств. Неприемлемо расположение их в
рабочей зоне пользователя.


3.

Запрещено совершать какие
-
либо операции, которые связаны с
подключением, отключением или перемещением компонентов
компьютерной системы без заблаговременного отключения от питания
электросети.


4.

Не рекомендуется устанавливать компьютер возле
электронагреват
ельных приборов и систем отопления.


5.

Непозволительно ставить на системный блок, монитор и
периферийные устройства, посторонние предметы, такие как книги, листы
бумаги, салфетки, чехлы для защиты от пыли. Это может привести к
постоянному или временному перекрыванию вентиляционных отверстий.


47


6.

Запрещено помещать посторонние предметы в эксплуатационные
или вентиляционные отверстия компонентов компьютерной системы.


Продолжительная работа за компьютером может стать причиной
ухудшения состояния здоровья. Кратковременная работа за компьютером с
нар
ушением гигиенических норм и правил приведет к повышенному
утомлению. На органы зрения большой вред причиняет монитор. На органы
опорно
-
двигательной системы оказывает воздействие оснащение рабочего
места. Расположенность оборудований в компьютерном классе,

а также
режим его использования влияет как на общее состояние организма, так и на
органы зрения.

Источником вредных излучений, который воздействует, прежде всего,
на глаза рассматривают монитор. Нынче такой подход считается
недостаточным. Кроме вредных эл
ектромагнитных излучений (которые на
современных мониторах понижены до сравнительно безопасного уровня)
должны учитываться параметры качества изображения, а они определяются
не только монитором, но и видеоадаптером, то есть всей видеосистемы в
целом.

1. Мо
нитор компьютера должен отвечать международным стандартам
безопасности:


-

по уровню электромагнитных излучений


ТСО 95;


-

по параметрам качества изображения (яркость, контрастность,
мерцание, антибликовые свойства и др.)


ТСО 99.


2. Монитор надо
устанавливать так, чтобы исключить возможность
отражения от его экрана.

3.

От 50 до 70 см
-

расстояние от экрана монитора до глаз
пользователя. Приемлемо, когда монитор размещен на расстоянии 1,5
D

от
глаз пользователя, причем
D



это размер экрана монитора,
который
измеряется по диагонали.


4.

Одним из важных параметров монитора является частота кадров,
зависящая от свойств монитора, видеоадаптера, а также программных
настроек видеосистемы. Минимально допустимая частота кадров для работы
с текстами


72 Гц. Рек
омендуемая частота кадров для работы с графикой

85 Гц и выше.


В требования к рабочему месту входят требования к рабочему столу,
посадочному месту (стулу, креслу), подставкам для рук и ног. Казалось бы,
что это очень просто, но на самом деле обеспечить
правильное размещение
элементов компьютерной системы, а также правильную посадку человека
очень сложно.

Так как в ходе данной дипломной работы приходится проводить за
компьютером много времени, необходимо обучиться правильной гигиене
труда на достойном при
мере очень важно, чтобы полезные навыки
закрепились на всю жизнь. Это не просто требование гигиены, а требование
методики.

48


1.

Необходимо установить монитор прямо перед пользователем, чтобы
не требовалось поворота головы или корпуса тела (см. рисунок

4
.1
).




Рисунок
4.
1
-

Расположение монитора


2. Рабочий стол и посадочной место надо отрегулировать так, чтобы
уровень глаз пользователя находился чуть выше центра монитора (см.
рисунок
4.
2).




Рисунок
4.
2
-

Расположение высоты монитора


3.

Если при выполнении
правильной установки монитора относительно
уровня глаз, выясняется, что ноги пользователя не могут свободно покоиться
на полу, то необходимо поставить подставку для ног, целесообразно
наклонную

(см. рисунок

4.
3).

4.

Клавиатуру необходимо расположить так,
чтобы пальцы рук
располагались на ней свободно, без напряга, а также угол между плечом и
предплечьем должен составлять 100°


110°. Стоит учесть тот факт, что при
использовании обычных письменных столов практически невозможно
добиться одновременно правильн
ого положения и монитора и клавиатуры.


49




Рисунок
4.
3
-

Схема работы за компьютером


5.

При продолжительной работе с клавиатурой может случиться так,
что сухожилия кистевого сустава могут утомлены. Дабы избежать таких
избыточных нагрузок на кисть, не помешало

бы рабочее кресло с
подлокотниками, уровень высоты которых совпадает с уровнем высоты
расположения клавиатуры.

6.

Также необходимо учесть, что при работе с мышью рука не должна
находиться в висячем положении. Локоть или хотя бы запястье должны иметь
опору.
Предлагается использовать коврик для мыши, который имеет
специальный опорный валик, если рассчитать необходимое расположение
стола и кресла тяжело.


4.3. Расчет общего искусственного освещения в лаборатории


В помещении, а именно в лаборатории, нужно
осуществить
естественное и искусственное освещение.

В данном случае, естественное
освещение уже осуществлено оконными проемами, которые расположены в
помещении с северной и южной стороны. Кроме этого, ощущается острая
недостаточность в общем освещении в ве
чернее и ночное время, поэтому
необходимо произвести расчет необходимого общего искусственного
освещения.

СНиП РК 2.04
-
05
-
2002 (Естественное и искусственное освещение) будет
использоваться для р
асчета искусственного освещения
[13]
.





50


Таблица 4.2
-

Исходные данные для расчета

Тип
помещения

Длина
помещения
L
, м

Ширина
помещения

B
, м

Высота
помещения

H
, м

Разряд
зрительных
работ

Лаборатория

10

8

5

III,
б


Определяющими параметрами при выборе экономичного источника
света являются строительные
параметры, архитектурно
-

планировочное
решение, состояние воздушной среды, вопросы дизайна и экономические
соображения.

В данной работе высота помещения
H
=5
м. Тип помещения


лаборатория
, поэтому выбраны
люминесцентные лампы (ЛБ
).

Окончательный выбор ист
очника света должен осуществляться
одновременно с выбором типа светильника, частью которого он является.


Таблица
4.3


Характеристика светильника

Артикул

Источник света


М
ощность,
Вт

Световой поток,
лм

ЛБ
-
80
-
7

ЛБ

80

5200


Поскольку стоит задача общего

освещения помещения, то примем

высоту расчетной поверхности h
п.р.
=0,8 м.

Свес для газоразрядных ламп h
св

=
1
,5

м.

Высота расположения светильника над освещаемой поверхностью:




h
=H


(h
св

+ h
р
.
п.
)





(4.1
)


где Н
-

общая высота помещения, м;

h
св

-

высота от потолка до нижней части светильника, м;

h
п.р.

-

высота от пола до освещаемой поверхности, м.



h

= 5
-
(1,5+0,8)

=

2,
7
м
.


А чтобы
определить необходимый поток каждого светильника
используется формула





Ф =
E
min
×

×

×
К
з


×



(
4
.2)


где

Е
min



за
данная нормируемая освещенность
;

51


К
з



коэффициент запаса

(для люминесцентных ламп
k

= 1,5)
;

S


освещаемая площадь
,
м
2
;

Z

-

коэффи
циент минимальной освещенности
;

N


число светильников
.

Для определения коэффициента использования светового потока

h

находят индекс помещения

i

и предполагаемые коэффициенты отражения
поверхностей помещения:


пот
=
50
,

стен
=
10
,

пол
=
50
.

Индекс помещения определяется по формуле






i

=


×



×
(

+

)

,

(
4
.3)






=

10
×
8
2
,
7
×
(
10
+
8
)

=
1
,
65
.


Коэффициент использования свето
вого потока определим

по таблице
5.12
[
11
]
,

учитывая найденный индекс помещения и заданные
коэффициенты
отражения:


стен
=
10
,


пот
=
50
,

пол
=
50
.

Коэффициент использования светового потока η = 35%.

Необходимо определить точное число светильников для выбранных
люминесцентных ламп ЛБ
-
80
-
7 с мощностью 80 Вт и световым потоком,
который равен Ф =
5200 лм

по нижеприведенной формуле 4.4

[
1
1
]
.




N

=
E
min
×

×

×
К
з


×

Ф

(4.4)




=

300
×
80
×
1
,
2
×
1
,
5
0
,
35
×
2
×
5200
=
11
,
86
.


где
Z


коэффициент неравномерности освещения,
равный 1.1÷1.2;

К
з



коэффициен
т запаса, принимаемый равным 1,5
.

Находим р
асс
тояние между светильниками, учитывая

=0,6
÷
2


L
B
=

×
h
=0,7
×2,7=1,89
м
,


L
A
=L
B
-
0,5=1,89
-
0,5=1,39
м
,


l
a
=0,5
м
,


l
b
=
L
b
3
±
(
0
,
3
÷
0
,
5
)

м
,


l
b
=
1
,
89
3
+
0
,
3
=
0
,
93

м
.


52


Для равномерного освещения

количество светильников необходимо
увеличить до 12 штук.




Рисунок
4.
5


Схема расположения светильников


Таким образом
, чтобы обеспечить
лаб
ораторию

освещением в 300 лк,
необходимо использовать
двенадцать

светильник
ов

ЛБ
-
80
-
7

(см. рисунок

4.5
),
расположение которых показано
на рисунке выше
.
Именно такое количество
светильников должно обеспечить нужную освещенность и предотвратит все
возможные нагрузки на зрительную деятельность персонала.










53


5
Технико
-
экономическое обо
снование



5.1.
Расчет затрат на разработку


Расчет полных затрат на разработку проектного решения в виде робота
(С) осуществляется по формуле:






С

=
З
фот

+ З
с
зі

+ З
м

+ З
об

+ З
н
i

,

(5.1)


где
С



затраты на разработку, тенге;


З
фот



общий фонд оплаты труда разработчиков, тенге;


З
с
з
i



отчисления по социальному налогу, тенге;


З
м



затраты на материалы, тенге;


З
об



затраты на оборудование, тенге;


З
н
i



накладные
расходы, тенге.

Общий фонд оплаты труда разработчиков (
З
фот
) рассчитывается по
формуле:



З
фот

=
З
о
i

+
З
di

, (5.2)


где
З
о
i



основная заработная плата, тенге;


З
di



дополнительная заработная плата, тенге.

Сумма основной заработной платы определяется на основе
трудоемкости каждого этапа работ (вида работ) в человеко
-
днях и величины,
установленной исполнителю месячной заработной платы. Результаты расчет
необходимо

оформить в виде таблицы 5.1.


Таблица 5.1


Основная заработная плата исполнителя, участвующего в
выполнении

работ

№ п/п

Наименование


этапов

Исполнители


(по категориям)

Трудоемкость


(чел./день)

Должностной


оклад (тенге)

Стоимость 1


чел.дн.
(тенге)

Затраты по


зарплате (тенге)

1

Сбор
информации

Разработчик

28

150 000

6

818,18

190

909,04

2

Покупка
необходимых
материалов

Разработчик

31

150 000

6

818,18

211

363,58

3

Разработка
робота

Разработчик

30

150 000

6

818,18

204

545,4

Итого:

606

818,02

54




Исходя из таблицы 5.1 необходимо отметить, что основная заработная
плата (
З
о
i
)
равна

606

818,02 тенге.

Расчет основной заработной платы производится на базе стоимости 1
чел.
-
дня, который определяется путем деления месячного оклада на 22
рабочих дня.

Дополнительная заработная плата рассчитывается по формуле:



З
di

=
З
о
i

×

Н
д
/
100
,

(5.3)


где
Н
д



коэффициент дополнительной заработной платы разработчиков
(13%).

Дополнительная заработная плата (
З
di
) по формуле 5.3 составит:


З
di

=

606

818,02
×

0,13 = 78

886,34 тенге
.


Теперь необходимо определить общий фонд оплаты труда
З
фот

по
формуле 5.1.


З
фот

= 606

818,02 + 78

886,34 = 685

704,36 тенге
.


Социальный налог составляет 11% (ст. 358 п. 1 НК РК) от дохода
работника и рассчитывается по формуле:



З
сз
i

= (
ФОТ


ПО)
×

11
%
,

(5.4)


где ПО


пенсионные отчисления, которые составляют 10% от ФОТ и
социальным налогом не облагаются:





ПО = ФОТ
× 10%,

(5.5)


Зная фонд оплаты труда, можно рассчитать пенсионные от
числения ПО
по формуле 5.5.


ПО = 685

704,36 × 10% = 68

570,44 тенге
.


Социальный налог по формуле 5.4 равен:


З
сз
i

= (685

704,36


68

570,44)
×

11% = 67

884,73 тенге
.


Затраты по статье «Материалы» рассчитываются по количеству и их
прейскурантным ценам.
Перечень используемых материалов, потребность в
них и их цены приведены в таблице 5.2.


55


Таблица 5.2


Затраты на материалы


п/п

Наименование
материалов

Единица
измерения

Количество

Цена,
тенге

Сумма, тенге

1

Микрок
онтроллер
Arduino

UNO

шт
.

1

4 000

4 000

2

Драйвера двигателя
L239D

шт
.

1

1

000

1 000

3

DC
-
DC
преобразователь

шт
.

1

1 000

1
000

4

Высококачественное
колесо, 65 мм

шт
.

4

1 600

6 400

5

DC

мотор с

Металлическим

редуктором

шт
.

2

3 200

6 400

6

HC
-
0
5


модуль

шт
.

1

3 000

3 000

7

Сервопривод

шт.

1

5 000

5 000

8

Светодиодная лента

м

1

150

150

9

Wi
-
Fi
камера,
4K

шт.

1

13 000

13 000

10

Аккумулятор, 12
V,
1.2A

шт.

1

2 500

2 500

11

Фонарик

Ultrafire
E17

шт.

1

2 000

2 000

12

Оргстекло, 1,22х1,83
м

шт.

1

5 000

5 000

13

Листовая
панель

ПВХ,

500х500 мм

шт.

2

600

1 200

14

Зарядное устройство
для аккумулятора

шт.

1

1 000

1 000

15

Велосипедная цепь

шт.

3

1 000

3 000

16

Квадратный
алюминиевый
профиль

м

1

1 100

1

100

Итого:




55 750


Общая сумма затрат на материальные ресурсы (
З
м
) определяется по
формуле:





З
м

=





=
1

×

Ц
i

, (5.6)

56



где
P
i



расход
i
-
го вида материального ресурса, натуральные единиц;


Ц
і



цена за единицу
i
-
го

вида материального ресурса, тенге;


i



вид материального ресурса;


n



количество материальных ресурсов.

На статью «Спецоборудование для научных работ» приходятся затраты
на приобретение или изготовление специальных стендов, приборов и другого
оборудования, необходимого для выполнения работ (таблица 5.3).


Таблица 5.3


Затраты на спецоборудование


п/п

Наименование
материалов

Единица
измерения

Количество

Цена, тенге

Сумма, тенге

1

Изоляционные

материалы

шт.

10

1 500

15 000

2

Паяльник

шт.


1

15 000

15 000

3

Рабочий стол

шт.

1

25 000

25 000

Итого:



55 000


Затраты по статье «Накладные расходы» включают расходы на
общехозяйственные нужды (охрана, отопление, общее освещение и т.д.). Они
принимаются в размере от 20 до 50% к основной заработной плате и
рассчитываются по формуле:




З
н
i

=
З
oi

×

Н
рн

/100
%, (5.7)


где
Н
рн



норматив накладных расходов в целом по организации


40
%.

Применяя формулу (5.7), получаем:


З
н
i

= 606 818,02
×

0,4 = 242

727,21 тенге
.


Таким образом, применяя формулу 5.1, плановая смета затрат по
укрупненным статьям расходов будет равна:


С

= 685

704,36 + 67

884,73

+ 55

750 + 55

000 + 242

727,21
=
1107066,3

тенге.


На основании полученных данных по отдельным статьям составляется
смета затрат на выполнение работ по форме, приведенной в таблице 5.4.



57


Таблица 5.4


Смета затрат на выполнение работ по созданию робота и
разработке системы управления

Статьи затрат

Условн
ое
обозначение

Сумма, тенге

Удельный вес,%

Фонд оплаты труда

З
фот

685

704,36

61,94

Социальный налог

З
сз
i

67

884,73

6,13

Материалы

З
м

55

750

5,04

Спецоборудование

З
об

55 000

4,97

Накладные расходы

З
н
i

242

727,21

21,93

Итого


1

107 066,3

100




Рисунок 5.1


Структура затрат на разработку робота
-
помощника
спасателя


5.2

Оценка эффективности научно
-
исследовательской работы


Потому как, данный проект не преследует получение какой
-
либо
прибыли, эффективность необходимо рассмотреть с точки зрения по
лезности
обществу. Точнее, каким будет социальный эффект от внедрения робот
-
помощника спасателя в общество.

Так как
робот
-
помощник спасателя разрабатывается для проведения
поисково
-
спасательных работ для МЧС, с целью спасения жизни людей в
максимально кор
откие сроки
.
Социальный эффект выражается в следующем:

Зфот; 61,94%

Зсз
i; 6,13%

Зм;
5,04%

Зоб; 4,97%

Зн
i; 21,93%

Зфот

Зсз
i

Зм

Зоб

Зн
i

58


1.

Улучшаются условия труда жизнедеятельности и повышается
безопасность работы спасателей разных служб.

2.

Снижаются затраты на проведение спасателями поисково
-
спасательных работ при аварийных ситуациях.

3.

Пов
ышается оперативность поисково
-
спасательных работ, что
приводит к снижению уровня смертности среди населения.


Вывод

по технико
-
экономическому обоснованию


Затраты на разработку проектного решения в виде робота составили
1107066,3 тенге. Фонд оплаты труда
(
З
фот
) имеет наибольший удельный вес
(61,94%), а затраты на накладные расходы (
З
н
i
)
-

21,93%. Затраты на
социальный налог составляет 6,13%, затраты на материалы и
спецоборудование
-

5,04% и 4,97% соответственно. Так как, данный проект не
преследует получен
ие какой
-
либо прибыли, эффективность необходимо
рассмотреть с точки зрения полезности обществу,т.е. социальный эффект.
Социальный эффект выражается в следующем:

1.

Улучшаются условия труда жизнедеятельности и повышается
безопасность работы спасателей разных с
лужб.

2.

Снижаются затраты на проведение спасателями поисково
-
спасательных работ при аварийных ситуациях.

3.

Повышается оперативность поисково
-
спасательных работ, что
приводит к снижению уровня смертности среди населения.














59


Заключение



На основе
проведенного анализа существующих на данный момент
роботов
-
спасателей, можно сказать, что данные роботы являются сложными и
доступными только для служб крупных стран, бюджет которых позволит им
приобрести и обслуживать таких роботов.

В ходе написания дипло
много проекта были решены следующие задачи:

-

проанализирован рынок существующих роботов
-
спасателей;

-

осуществлен выбор каждого типа комплектующего;

-

собран робот
-
спасатель;

-

разработана собственная система управления;

-

рассмотрены вопросы охраны труд
а

и рассчитаны технико
-
экономические показатели.

В разделе безопасности жизнедеятельности был проведен анализ
условий труда в лаборатории, а также проведены расчет искусственного
освещения и расчет организации работы при работе за ПК.

В разделе технико
-
экон
омического обоснования были рассчитаны
затраты на разработку проекта, которые составили
1107066,3 тенге. Фонд
оплаты труда (
З
фот
) имеет наибольший удельный вес (61,94%). Также был

определен социальный эффект от проекта, который выражается в следующем:

1.

Улуч
шаются условия труда жизнедеятельности и повышается
безопасность работы спасателей разных служб.

2.

Снижаются затраты на проведение спасателями поисково
-
спасательных работ при аварийных ситуациях.

3.

Повышается оперативность поисково
-
спасательных работ, что
приводит к снижению уровня смертности среди населения.




60


Список
литературы



1

Юревич Е.И. Основы робототехники: Учебник для втузов.


Л.:
Машиностроение, Ленингр. отд
-
ние, 1985.


271 с.

2

Корендясев А.И.
, Саламандра Б.Л., Тывес Л.И.
Теор
етические
основы
робототехники.



М.: Наука, 2006.


383 с.

3

Иванов А.А
. Основы робототехники: Учебное пособие для студентов
вузов.


М.: Форум, 2012.


222 с.

4

Родионов А.И. Введение в робототехнику: Учебное пособие.


М.:
МГПУ, 2011.


66 с.

5

Бейктал Дж. Конструируем роботов на
Arduino
.
Первые шаги.


М.:
Лаборатория знаний
, 2016.


323 с.

6

Конюх
В.Л. Основы робототехники.


Ростов
-
на
-
Дону: Феникс,
2008.


288 с.

7

Интернет ресурс

http://www.sandia.gov

8

Интернет ресурс

http://www.aiportal.ru

9

Интернет ресурс

http://www.ais.uni
-
bonn.de

10

Интернет ресурс

http://web
-
japan.org

11

Абд
имератов Ж.С., Мананбаева С.Е. Безопасность
жизнедеятельности. Методические указания к выполнению раздела «Расчет
производственного освещения» в выпускных работах для всех
специальностей. Бакалавриат.


Алматы: АИЭС, 2009.

12

СанПиН 2.2.2.542
-
96 «Гигиенические требования к
видеодисплейным терминалам, персональным электронно
-
вычислительным
машинам и организации работы».

13

СНиП РК 2.04
-
05
-
2002 (Естественное и искусственное освещение)
.

14

ГОСТ 12.1.005
-
88 ССБТ «Общие санитарно
-
гигиенич
еские
требованиях воздуху рабочей зоны».

15

Экономика от А до Я: Тематический каталог / GM Гукасян.
-

М:
-
.
ИНФРА
-
М, 2009.
-

480 с.

16

Бекишева А.И. Методические указания к выполнению
экономической части дипломных работ для студентов специальности
5В060200


Инф
орматика. Алматы: АУЭС, 2016


40 с
.











Приложенные файлы

  • pdf 87483997
    Размер файла: 3 MB Загрузок: 0

Добавить комментарий