Jeffrey Cross
Jeffrey Cross

このロボットは雪崩の状況を監視するので、あなたはする必要はありません

現在、なだれ状態を測定する唯一の方法は、斜面を登り、手動で角度、積雪、および気温や相対湿度などの気象条件を測定することです。雪崩の危険性を判断しようとするときに人々が害を受けないようにするために、Smart Avalanche Rover(SAR)を設計しました。 SARシステムは、周囲温度、相対湿度、気圧、高度、傾斜角、積雪分布を評価するための遠隔手段を提供することにより、なだれ分析の危険性を最小限に抑えます。

私たちはプロジェクトの過程で非常に多くのことを学びました。プログラミング、電気回路、そして機械システムを扱うときから学んだいくつかの問題がありました。私たちが遭遇した大きな問題の1つは、競合するArduinoライブラリです。コントローラとローバー間の通信に使用した無線モジュールはTimer1を使用していましたが、使用しようとしていたServoライブラリとモータドライバライブラリもTimer1を使用していました。シールドの代わりにもっとシンプルなモーターコントローラーを使用し、サーボ制御をPICにアウトソーシングしました。その問題の後、競合するライブラリを使用しないようにすることを確認しました。

何も外れないようにすべての部品をはんだ付けすることにしました。コントローラをはんだ付けした後、すべてが完璧に機能しましたが、ローバーコンポーネントをはんだ付けしようとすると、状況が非常に悪くなりました。火花が発生し、実際の火災が1枚のはんだ板の裏側で発生しました。いくつかの研究の結果、私たちは過剰な磁束が部品間のアーク放電を引き起こしていたため、電流損失とスパークを引き起こしていると判断しました。代わりにローバーにはんだ板と溝板を捨てなければなりませんでした。大きなボード用のローバーにはスペースがあるので、これは私たちのデザインに害を与えることはありませんでした。これから学ぶべき教訓は、はんだ付けするときに注意することです。

ローバーを運転するために、我々はKyosho Blizzard RCからいくつかのトラックを使いました、しかし、我々はトラックの中の車輪のために我々自身の配置を決めることに決めました。これは、トラックを狭くし過ぎるのは悪いことでしたが、トラックを緩め過ぎるのも悪いため、いくつかの困難をもたらしました。同じ速度で走らせることも困難でした。モーターを希望の速度で回転させ続けるためにPIDループを使用することで摩擦損失を克服しました。これから学ぶべき教訓は、車輪/トラックでモーターを使用するときにエラーを予想することであり、したがって、特定の電力レベルではなく特定の速度でモーターを実行するためにPIDループを使用することを検討します。

プロジェクト全体で約3ヶ月かかりました。初めよりも3ヶ月の終わりの方がずっと多くの時間が費やされました。所定の計画をたどり、時間を効果的に広げることをお勧めします。

私たちが言えることから、これは誰もこれまで試みていない新しいプロジェクトです。特許、ビデオ、または同様のシステムに関する投稿は見つかりませんでした。

私たちはそれを軽くするために体に薄いプラスチックを使うでしょう。また、輸送を容易にするためにバックパックに取り付けることを可能にすることは素晴らしいことです。これには、より小型でより軽量のシステム、したがって再設計が必要になります。

あなたがこれをあなた自身で複製しようとしているならば、たくさんの仕事を期待してください。このプロジェクトに4人の人々が3か月間携わっていましたが、それでも時間がかかりました。また、たくさん学ぶことを期待してください。 ArduinosとPICをコーディングするにはさまざまな方法があります。あなただけのお気に入りを選択する必要があります。

設計サマリー

所与の斜面で雪崩が発生する可能性を評価するために、周囲温度、気圧、相対湿度、斜面の角度、および雪の積雪プロファイルが通常測定される。雪崩は、気温が氷点を超え、斜面の角度が30〜60度で、雪が比較的柔らかい下層の上にあるときに最も発生しやすくなります。雪崩解析技術の現状は、レンジャー、研究者、そしてバックカントリー愛好家が疑わしい斜面の上を移動して状況を監視しサンプリングすることを要求しています。 Smart Avalanche Rover(SAR)設計は、周囲温度、相対湿度、気圧、高度、傾斜角、積雪分布を評価するための遠隔手段を提供することにより、雪崩解析の危険性を軽減します。

SARシステムは平行トラックによって運転されます。 SARの動きは、図示されているカスタムコントローラモジュールを介してユーザによって制御される。ユーザはジョイスティックを介してトラックの動き、ひいてはローバの動きを制御する。ユーザは、単にジョイスティックを押し上げてSARを前方に移動させ、下方に移動させて逆方向に移動するだけです。急な方向転換を始めるためには、ジョイスティックを反対方向に押すことができます。フィードバック制御システムは急な斜面および可変的な地勢の高性能を可能にする。

命令により、所望のなだれリスクデータがコントローラ画面に表示される。温度、相対湿度、気圧、高度の測定は、コントローラに内蔵されているセンサーモジュールによって行われます。傾斜角測定値は移動局によって処理され、値はコントローラ画面に送信されて表示されます。報告された角度は、進行方向に向けられた水平に対するローバーの向きを表します。

積雪プロファイルを得るために、プローブモジュールが作動されて金属棒を雪の中に打ち込む。ロッドが下げられている間、リアルタイムの圧力対深度プロファイルがユーザーの画面に表示されます。プローブが全長まで下がると、自動的に初期位置に戻ります。次に、積雪に関連する相対密度を測定するために深度プロファイルを調べることができます。

SARが雪崩に巻き込まれ、その後雪に覆われた場合、自動緊急システムが開始され、ローバーが発見されるまでサイレンが鳴ります。緊急システムは、入射光がローバの表面から遮られると作動します。それ故、システムはまた、ローバーがひっくり返ったかどうかを示すことができる。このシステムは、ユーザが装置を見つけるのを助け、夜間または望まれない場合には使用前に無効にされてもよい。

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