Школьники Ставропольского края изобрели прототип будущих мобильных канатных дорог

Команда учащихся Робоквантума детского технопарка «Кванториум» Ставрополь» заняли первое место в VI Всероссийской научно-технической конференции «Строим IT-будущее вместе». Юные изобретатели создали прототип самоходного фуникулёра — прототипа будущих мобильных канатных дорог, которые можно будет развернуть на любом прочно зафиксированном тросе, не требующем специальных опор.

Для решения этой задачи ребята получили прототип фаникулёра весом около 4 килограмма, перемещающего груз до 2 килограмма по свободно натянутому тросу «в гору» со скоростью до 50 сантиметров секунду и способного переезжать узел крепления на опоре.

Чтобы собрать конструкцию, движущуюся по тросу с помощью четырёх колёс, школьником понадобились такие навыки, как конструирование, механика, электроника, программирование, энергетика и материаловедение. Сами колёса ребята проектировали и распечатывали отдельно на 3D-принтере.

К двум колёсам с помощью цепи подводится энергия для вращения. Для надёжности и функциональности устройство имеет два отдельных привода, каждый из которых работает от своего двигателя.

Чтобы исключить возможность проскальзывания колёс по тросам был разработан прижимной механизм, помогающий тележке подниматься по наклонному канату и работающий от третьего двигателя устройства. Тележка работает на литиевых аккумуляторах из конструктора по робототехнике. Причём блок управления аккумуляторами и управление движения фуникулёром разведены по разным контроллерам, чтобы в случае поломки или выхода из строя, легче было отремонтировать или заменить блок целиком.

Управление тележкой производится при помощи мобильного телефона, через блютуз-модуль. Ребята написали программу для контроллера и установили его внутри устройства. Отправляя команды с мобильного телефона можно управлять всеми двигателями тележки, заставляя её ездить вперёд и назад, усиливать или ослаблять сжатие колёс.

Проект, созданный ребятами, не требует мощных узлов с двигателями, которые тянут весь канат с грузом. Энергия тратится только для перемещения необходимого груза, что позволяет пустить подряд несколько подобных тележек. Натянуть трос над рекой или обрывом и начать движение по нему гораздо быстрее, чем строить какой-то комплекс по примеру современных канатных дорог. Это может пригодиться для строительных или спасательных работ.

Процесс разработки проекта потребовал не мало усилий. В самом первом прототипе, собранном из конструктора «Lego» была опробована идея размещения узлов в устройстве и проверена балансировка на канате.

Второй прототип включал в себя уже алюминиевый каркас, те же двигатели, что установлены сейчас, но другие колёса и другие размеры. И второй прототип смог удержаться на канате и двигаться до опоры. На нём ребята смогли написать программу для контроллера движения и опробовать его в работе, но переезжать через промежуточную опору второй образец не хотел и грузоподъемность у него была меньше, чем хотелось бы. После проведённых испытаний ребята перенесли двигатели на стальную раму из квадратных труб, сконструировали свои колёса и доработали прижимной механизм. Устройство стало тяжелее, и трос начал проскальзывать между колёс и для лучшего сцепления с поверхностью на них натянули канцелярские резинки.

Предложенный вариант мобильной канатной дороги имеет перспективы инженерного совершенствования такие, например, как: увеличение грузоподъёмности, интервала автономной работы без подзарядки. Но ещё больше у него перспектив применения: строительные, спасательные, альпинистские работы в горах, на высотных зданиях и сооружениях.