Робокафе – кафе в котором посетителей обслуживают роботы. Робот-повар готовит еду, а робот-официант принимает заказы и подаёт блюда. Все роботы автономны и управляются от единой автоматической системы управления.
Все механизмы безопасны, а приготовленная роботами еда полезна. Робокафе – следующий этап к освобождению человека от монотонной и трудной работы.
Цель
Спроектировать, запрограммировать и собрать автоматическое робокафе.
На данном этапе определились участники проектных групп. Собравшись вместе, обсудили концепцию проекта и определились с дизайном роботов.
Подэтап 1. Разработка концепции
Было решено, что робот-повар будет стоять возле разделочного стола и своими руками-ножами имитировать приготовление салата.
Робот-официант будет иметь анимированную голову и с помощью ультразвукового датчика, встроенного в его «глаза», сможет отслеживать появление посетителей кафе. Он способен передвигаться по рельсам и с помощью подвижных рук сможет поднимать и опускать поднос с пищей.
Этап 2
Разработка и создание головы робота-официанта
Голова должна стать самой интересной частью робота. Проанализировав возможности Хай-тек цеха, решили, что голова, как и весь робот-официант будет изготовлена из фанеры.
Подэтап 1. Создание анимированной головы робота-официанта
Голова робота будет сделана из фанеры. В ней разместятся 2 сервопривода для управления бровями и ртом робота. Голова может поворачиваться для поиска посетителя.
После создания чертежей, элементы головы были вырезаны на лазерном станке.
Как и ожидалось, всплыли небольшие ошибки: некоторые детали не совпали. Недоработки были исправлены, голова собрана.
В неё были установлены ультразвуковой датчик расстояния и сервоприводы. Из проволоки согнули тяги для передачи движения на брови и рот.
Как только голова была изготовлена, за дело взялись программисты IT-квантума. Достаточно быстро им удалось запрограммировать сервоприводы и датчик расстояния. Основной задачей было не выйти за ограничения: сервопривод имеет достаточно большой угол поворота, а брови и рот двигаются в маленьком диапазоне. Путём проб и ошибок нужные значения углов были подобраны. Голова «ожила»: начала поворачиваться, хмурить брови и открывать рот.
Этап 3
Создание корпуса робота-официанта
Корпус робота-официанта - основа всей конструкции. В нём размещены все его механизмы и управляющая электроника.
Подэтап 1. Выполнение чертежей и изготовление корпуса.
Корпус робота представляет собой фанерную коробку, собранную при помощи соединения шип-паз. Прикинув размеры, ребята вычертили элементы корпуса и вырезали их на лазерном станке.
Элементы для крепления подшипников, винтовой передачи и сервопривода распечатали на 3Д-принтере.
Собрав корпус, и установив в него винтовую передачу, увидели, что её двигатель будет мешать большому сервоприводу, поворачивающему корпус робота. Сервопривод винтовой передачи оказался ей не соосен: неправильно разместили отверстия. Пришлось отредактировать чертежи, переместив крепёжные отверстия и увеличив высоту робота на 20мм. В новый корпус все элементы встали как надо.
Установив руки стало понятно, что, если робот поставит поднос на стол, отъехать от него будет невозможно. Поэтому решили добавить рукам робота устройство выдвижения, наподобие механизма вилочного погрузчика, чтобы обеспечить ему возможность поставить поднос и отъехать от столика.
Этап 4
Создание подвижной платформы с поворотным устройством и изготовление рельсов
Корпус робота установлен на подвижной платформе.
Подэтап 1. Изготовление рельсов.
Рельсы сделаны из двух полос фанеры, соединенных между собой. Для обеспечения максимальной жесткости, «шпалы» расположены с чередованием: вертикально и горизонтально. Рельсы собраны из трёх секций и в собранном виде имеют длину 1,6 метра.
Подэтап 2. Создание платформы
Подвижная платформа робота-официанта представляет собой прямоугольную фанерную коробку с колёсами. Она имеет 2 оси, установленные в подшипниках.
Приводом служит шаговый двигатель, который позволяет системе управления знать, в каком положении находится робот. Вращение передаётся на ось с помощью шестерен. Колёса имеют канавки, благодаря которым робот надежно стоит на рельсах. Изготовлены колеса на 3д-принтере. На нём же отпечатаны крепежные элементы осей.
Не обошлось и без ошибок: при сборке выяснилось, что шаговый двигатель упирается в крепление подшипника, что мешает встать ему на место, а ведомая шестерня задевает корпус. Вновь садимся за чертежи, чтобы немного увеличить размеры корпуса. В результате получаем рабочую конструкцию.
На верху подвижной платформы находится поворотное устройство, представляющее собой подшипник диаметром 55 мм.
Этап 5
Соединение частей корпуса робота-официанта между собой и создание управляющей программы
После изготовления всех элементов робота, они соединяются между собой. За дело берутся программисты IT-квантума.
Подэтап 1. В робота загружена программа.
Сервоприводы подключены к плате "Ардуино". Написана и загружена управляющая программа.
Теперь робот может поворачивать голову, двигать руками и перемещаться по рельсам.
Этап 6
Создание робота-повара
Проектирование и изготовление робота.
Подэтап 1. Создание корпуса робота
Было решено, что корпус робота будет изготовлен из фанеры и собран в виде решётки.
Голова робота повара будет сделана по тому же принципу, что и голова официанта, однако черты лица будут отличатся.
Голову робота украсит поварской колпак.
Конструкция вырезана, можно собирать:
Руки робота расположены на оси, закрепленной в подшипниках. Вращение на ось передается с помощью сервоприводома через редуктор.
Вращающиеся кулачки передают движение на руки робота.
Допустили небольшую ошибку: неправильно разместили крепёжные отверстия рук. При помощи шуруповёрта исправляем ошибку и проверяем конструкцию.
Этап 7
Объединение роботов в систему
Робокафе готово к обслуживанию посетителей.
Подэтап 1. Система готова
Робот-официант сканирует ультразвуковым датчиком окружающее пространство. Как только посетитель привлечёт его внимание, робот отправится к столику повара и доставит поднос клиенту.
Проектная группа 2
Астаева Анастасия
Озорнин Григорий
Круглов Дмитрий
Телегин Владислав
Хаиров Рустам
Фирус Дмитрий
Вам понравилось? Расскажите о своем опыте своим друзьям в социальных сетях. Пусть им понравится тоже!
