Гафаров Евгений
Республика Саха (Якутия), г. Мирный
МАУ ДО "ЦДО" г. Мирный, 11 класс
АВТОМАТИЗИРОВАННЫЙ ПРОГРАММНО-АППАРАТНЫЙ КОМПЛЕКС НА ОСНОВЕ LIDAR LITE V3 ДЛЯ СКАНИРОВАНИЯ ГОРНЫХ ВЫРАБОТОК В ОПАСНЫХ И ТРУДНОДОСТУПНЫХ МЕСТАХ НА МОБИЛЬНОЙ ПЛАТФОРМЕ
Научный руководитель: Хамидулина Екатерина Рамильевна, Республика Саха (Якутия), г. Мирный, МАУ ДО "ЦДО" г. Мирный, педагог дополнительного образования
5
Ит
Евгений Гафаров
5
Ит
АВТОМАТИЗИРОВАННЫЙ ПРОГРАММНО-АППАРАТНЫЙ КОМПЛЕКС НА ОСНОВЕ LIDAR LITE V3 ДЛЯ СКАНИРОВАНИЯ ГОРНЫХ ВЫРАБОТОК В ОПАСНЫХ И ТРУДНОДОСТУПНЫХ МЕСТАХ НА МОБИЛЬНОЙ ПЛАТФОРМЕ
Актуальность и проблема проекта
Работа в шахте имеет ряд опасных производственных факторов; такие как, обрушения породы, загазованность, запыленность и взрывы, которые никогда нельзя полностью исключить. В таких условиях труда целесообразно подключить к работе автоматизированные устройства, которые могли бы исследовать территорию шахты, без присутствия человека.
Научная новизна
3D моделирование горных выработок, угольных и рудных шахт – новое, но получившее уже широкое распространение и практическое применение. В отечественной горнодобывающей промышленности до сих пор слабо используются роботизированные системы и совсем отсутствуют роботы-исследователи для организации спасательных операций и проведения исследований особо опасных участков шахт.
Цели и задачи проекта
  1. Изучить литературу;
  2. Разработать прототип;
  3. Создать мобильный программно-аппаратный комплекс, который помог бы в исследовании (3Д сканировании, визуального осмотра, расчета объемов и картографировании) труднодоступных и опасных для человека мест (пещер, пустот, выработок шахт, различных туннелей).
  4. Произвести сканирование различных пространств
  5. Рассчитать погрешность сканирующего устройства на основе проведенных сканирований
  6. Проверить и отладить работоспособность всех устройств в целом
Процесс разработки прототипа
В данной модели было применено несколько программных и технических решений:

  1. Устройство передвижения – собрано на базе LEGO Mindstorms EV3. Саму модель решили создать на основе четырехколесной платформы с подкачиваемыми камерами для лучшей проходимости. Для управления процессом передвижения разработан пульт управления по Bluetooth на базе LEGO mindstorms EV3.
  2. Установлена ЭКШН-камера с поворотной платформой на сервоприводах на базе Ардуино для ориентирования на местности, визуального контроля и исследования окружающего пространства
  3. Установлено мощное светодиодное освещение для подсветки ЭКШ камеры
  4. Создана поворотная система на основе шаговых двигателей для сканирования пространства при помощи «Lidar lite v3» под управлением Arduino.
  5. Разработана и отлажена программа в среде Arduino для управления сканирования пространства с библиотекой LidarliteV3.
  6. Проведено сканирование комнат, кухни, кабинета робототехники, актового зала и наконец участков шахты.
  7. Осуществлен пересчет данных, полученных с LIDARа (2х углов и расстояния до объекта), в декартовую систему координат (Х; У; Z).
  8. Произведен перенос полученных точек в Автокад для дальнейшего исследования.
  9. Для удобства и вывода координат была разработана Desktop программа «Сканер 3D». Программа написана на языке Python.
Апробация прототипа в реальных условиях
В результате проделанной работы была создана модель робототехнического программно-аппаратного комплекса на высокопроходимой платформе, при помощи которой можно переместить в опасную, труднодоступную зону со сложным каменистым рельефом, сканирующее устройство (в частности Lidar lite V3) и произвести 3D сканирование пространства, причем управляя всем процессом на расстоянии.

Основной задачей нашего проекта заключалось в том, чтобы испытать прототип в реальных условиях и выявить недостатки для дельнейшей модернизации проекта. Нами было проведено сканирование различных помещений, а также удалось провести сканирование непосредственно в шахте рудника "Интернациональный» двух участков 8 горизонта и сравнить их с замерами лазерного дальномера для выявления погрешности в измерениях. Погрешность составила 1,78-2 %, что является допустимой нормой для прототипа.

Автоматизированный программно-аппаратный комплекс на основе Lidar Lite V3 при внедрении станет неотъемлемым помощником в работе маркшейдера, а так же пригодится в архитектуре, строительстве, ремонте для расчетов площадей, объемов и визуальном осмотре. Облегчит исследовании пещер, канализаций, метро и любых труднодоступных и опасных мест.
    Перспективы развития проекта
    1. Улучшить программное обеспечение для более точного сканирования пространства.
    2. Снабдить навесным устройством - манипулятором для отбора проб грунта по мере надобности.
    3. В случае необходимости, установить датчики: загазованности, огня, влажности, температуры, ИК (Инфракрасный датчик, тепловизор);
    4. Отработать методику расчета объемов из полученных данных;
    5. Запатентовать устройство и предложить для промышленного внедрения.
    Видео о проекте
    Расписание работы автора проекта
    11 апреля, пн
    Диалог с экспертами
    Ответы на вопросы
    10:00
    10:20

    11:35 - 11:45

    Чирский С.П.
    Бычков С.П.
    11 апреля, пн
    10:40
    11:00
    11:20
    Поздняков Т.Д.
    Курганова Ю.А.
    Новиков А.Д.

    Задайте вопрос автору проекта
    Обязанность отвечать на заданные вопросы остается полностью на участнике. Организаторы форума не несут ответственности за сроки получения ответа.
    Заполняя данную форму Вы соглашаетесь с политикой конфиденциальности сайта.
    Пообщайтесь с автором в режиме реального времени
    Вы можете посмотреть диалог с экспертом и задать вопросы автору в форме вебинара.
    Расписание сессий приведено выше