【比赛优秀作品】中国酒泉卫星发射中心火箭转运模型 DF创客社区

木子呢 发表于 2023-5-4 17:58:34

【比赛优秀作品】中国酒泉卫星发射中心火箭转运模型

中国酒泉卫星发射中心火箭转运模型

作品来源：第五届全国青少年人工智能挑战赛-开源硬件创意智造专项赛优秀作品
参赛学生：酒泉育才学校程明祥刘彦斌
指导老师：茹兵山马建东

我的家乡是个美丽的地方，它有令人心旷神怡的秀丽风景，也有体现人文历史的雄伟建筑，还有令人垂涎欲滴的美味佳肴。作为当地的小主人公，请你运用所学的科技知识，结合本地元素创作出一个具有家乡特色的作品。

步骤1：方案讨论

接到这个任务，我们小组先对家乡比较出名的事物列举了一遍。

“要说家乡酒泉出名的无非就是酒泉拉条子、酒泉拨疙瘩、酒泉凉皮面、酒泉牛肉拉面、酒泉麻辣烫……”说着自己的都口水下来了。

“嗨，你个吃货，就惦记着吃”我被组员打断了。

“对了，酒泉出名的还有月牙泉、西汉胜迹、敦煌莫高窟、酒泉卫星发射 ……”

突然，眼前一亮，脑海中有了这样的画面：一千多年前，先民们在莫高窟的洞壁上绘制出了美丽的飞天，向浩渺苍穹发出第一声叩问。千年之后，神舟系列载人飞船乘坐火箭又从酒泉卫星发射中心起航，龙行太空，飞天梦圆。古代飞天和现代飞天都诞生于酒泉，仿佛天作之合。

酒泉卫星发射这个主题，要是排第二，就没有第一了。但是模拟火箭发射似乎重点需要解决火箭如何从地面飞起来，我们拿着可用器材清单仔细看了十遍，要让火箭上天，只能变成蘑菇云才能上去。拉来一火车这些硬件也没有办法。

我们灵机一动，何不给大家讲讲火箭发射之前的故事呢，于是开始找度娘……

我们从网络上找到了这些图片

上图提取到的信息：一丝不苟，分秒不差

上图提取到的信息：火箭是在这样的厂房里组装好的，这个门是一个向上开启的卷帘

上图提取到的信息：火箭是沿专用道路被牵引直立行走的

上图提取到的信息：

1.万无一失、圆满成功。

2.火箭移动到发射架上之后被发射架架臂抱住。

从这些图片上提取到有用的信息之后，我们讨论出了大致思路：

[*]语音命令控制“火箭转运开始”；
[*]卷帘门开启；
[*]火箭出厂房；
[*]沿道路缓慢移动到发射塔架处；
[*]人脸摄像头识别到火箭标签后，塔架抱住火箭；

整个过程结束。

转运前，通过物联网获取天气信息播报出来，根据天气状况判断是否适合火箭转运，并用语音合成播放出来。屏幕显示温度湿度等信息……

思路有了，开工！

步骤2：设计并加工外观

两人一起讨论设计外观结构，计划用PVC板加工，这种板材比KT板结实一点，还有一个优点就是可用小刀随意加工。

设计完再次确认没有问题，就发到广告加工厂代加工，同伴负责去加工并带回来，我负责火箭模型和程序。

学校爱国教育展厅里好像有好多火箭，去看一看真没白跑，大大小小一共有4个。

这个尺寸刚刚好，最高的那个就算了吧。

底座直接拧下来

小车平台刚好做移动支架

去掉电机，找两个轮子安上

尺寸刚刚好

严丝合缝

完美！

其实最开始打算是用泡沫材料做一个火箭模型，当然这是小菜一碟，为了节省工夫，直接把现有的成品模型稍加改造，做到了旧物利用，展厅其实有两个火箭就足够了，放多了浪费。管理员把火箭借给我们，真是大意了，很可能就肉包子打狗，有去无回了。

接下来把镜头切换到伙伴那里。

直接在板材上打印，太方便了，刚打印完墨水就干了。

接下来是切割。

原来是利钻头高速旋转切开的，长见识了。机器长了眼睛，比手工裁的精准多了。

步骤3：外观组装及硬件连接

拉回来就迫不及待开始组装

三秒胶贴这种板材，真是绝配

几分钟，火箭发射架就有形了

下面是垂直总装厂房组装

这里需要用到物理课上学过的滑轮，打电话给物理刘老师，刚好在学校，直接去物理实验室淘了一堆。

配合美工刀和三秒胶，你可以做出任何结构。

外观结构和所有电子元器件都安装到位，整体外观颜值还不错。

步骤3：程序编写与调试

根据最开始讨论的大致思路，在伙伴做外观的同时，我就已经调试好了程序。

同伴做结构时把相关元器件就固定到了相应位置，简单调试后。基本功能可以实现了。

步骤5：成品展示

总装厂房特写

发射架特写

张开臂膀的发射架

从后面来一张

右方45度特写

硬件清单

Micro:bit主控板x1

Micro:bit I/O扩展板x1

人工智能视觉传感器x1

RGB灯带x1

舵机x2

语音识别模块x1

语音合成模块x1

OLED显示屏x1
数字按钮x1

模拟角度传感器x1

温湿度传感器x1

桌面机器人平台x1

USB数据线x1

连接线x100

代码：

/*!
* MindPlus
* microbit
*
*/
#include <DFRobot_DHT.h>
#include <IOBOX_Motor.h>
#include <DFRobot_Task.h>
#include <DFRobot_ASR_M.h>
#include <DFRobot_Servo.h>
#include <DFRobot_HuskyLens.h>
#include <DFRobot_SSD1306_I2C.h>
#include <DFRobot_SpeechSynthesis_M.h>

// 动态变量
volatile float mind_n_FengLi, mind_n_ZuoDuoJi, mind_n_YouDuoJi;
newTask(loop1)
// 静态常量
const chCode chBuf[] = {
   {0x6e29,0xe6b8a9,0xCEC2,{0x00,0x00,0x23,0xf8,0x12,0x08,0x12,0x08,0x83,0xf8,0x42,0x08,0x42,0x08,0x13,0xf8,0x10,0x00,0x27,0xfc,0xe4,0xa4,0x24,0xa4,0x24,0xa4,0x24,0xa4,0x2f,0xfe,0x00,0x00}},
   {0x5ea6,0xe5baa6,0xB6C8,{0x01,0x00,0x00,0x80,0x3f,0xfe,0x22,0x20,0x22,0x20,0x3f,0xfc,0x22,0x20,0x22,0x20,0x23,0xe0,0x20,0x00,0x2f,0xf0,0x24,0x10,0x42,0x20,0x41,0xc0,0x86,0x30,0x38,0x0e}},
   {0xff1a,0xefbc9a,0xA3BA,{0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x30,0x00,0x30,0x00,0x00,0x00,0x30,0x00,0x30,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00}},
   {0x6e7f,0xe6b9bf,0xCAAA,{0x00,0x00,0x27,0xf8,0x14,0x08,0x14,0x08,0x87,0xf8,0x44,0x08,0x44,0x08,0x17,0xf8,0x11,0x20,0x21,0x20,0xe9,0x24,0x25,0x28,0x23,0x30,0x21,0x20,0x2f,0xfe,0x00,0x00}},
   {0x98ce,0xe9a38e,0xB7E7,{0x00,0x00,0x3f,0xf0,0x20,0x10,0x20,0x10,0x28,0x50,0x24,0x50,0x22,0x90,0x22,0x90,0x21,0x10,0x21,0x10,0x22,0x90,0x22,0x92,0x24,0x4a,0x48,0x4a,0x40,0x06,0x80,0x02}},
   {0x529b,0xe58a9b,0xC1A6,{0x02,0x00,0x02,0x00,0x02,0x00,0x02,0x00,0x7f,0xf8,0x02,0x08,0x02,0x08,0x02,0x08,0x02,0x08,0x04,0x08,0x04,0x08,0x08,0x08,0x08,0x08,0x10,0x88,0x20,0x50,0x40,0x20}},
   {0x4e00,0xe4b880,0xD2BB,{0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0xff,0xfe,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00}},
   {0x7ea7,0xe7baa7,0xBCB6,{0x10,0x00,0x13,0xfc,0x20,0x84,0x20,0x88,0x48,0x88,0xf8,0x90,0x10,0x9c,0x20,0x84,0x41,0x44,0xf9,0x44,0x41,0x28,0x01,0x28,0x1a,0x10,0xe2,0x28,0x44,0x44,0x01,0x82}}
};
// 创建对象
DFRobot_HuskyLens       huskylens;
DFRobot_SSD1306_I2C       oled12864;
DFRobot_SpeechSynthesis_I2C sstts;
DFRobot_ASR             asr;
DFRobot_DHT             dht11_16;
Servo                   servo_12;
Servo                   servo_13;
IOBOX_Motor             motor_ib;

// 主程序开始
void setup() {
   dht11_16.begin(16, DHT11);
   oled12864.setChCode(chBuf);
   servo_12.attach(12);
   servo_13.attach(13);
   huskylens.beginSoftwareSerialUntilSuccess(14, 13);
   huskylens.writeAlgorithm(ALGORITHM_TAG_RECOGNITION);
   oled12864.begin(0x3c);
   sstts.begin(sstts.eV1);
   sstts.setVolume(10);
   sstts.setSpeed(5);
   sstts.setSoundType(sstts.eMale1);
   sstts.setTone(5);
   asr.begin(LOOP, MIC);
   asr.addCommand("huo jian zhuan yun kai shi", 1);
   asr.start();
   mind_n_FengLi = 1;
   oled12864.setCursorLine(2);
   oled12864.printLine((String("温度：") + String(dht11_16.getTemperature())));
   // 实时显示温湿度
   oled12864.setCursorLine(3);
   oled12864.printLine((String("湿度：") + String(dht11_16.getHumidity())));
   oled12864.setCursorLine(4);
   oled12864.printLine((String("风力：") + String("一级")));
}
void loop() {
   // 通过旋钮开关控制摇臂开合
   servo_12.angle(abs((map((analogRead(0)), 0, 1023, 175, 70))));
   servo_13.angle(abs((map((analogRead(0)), 0, 1023, 10, 100))));
   // 接收指令
   if (((asr.read()==1) || ((digitalRead(8))==1))) {
            sstts.speak("收到命令，正在检测天气状况，请稍等");
            delay(3000);
            // 判断条件，是否能够进行转运
            if ((mind_n_FengLi<=3)) {
                     // 播报实时天气情况
                     sstts.speak((String((String((String("温度：") + String(dht11_16.getTemperature()))) + String((String("湿度：") + String(dht11_16.getHumidity()))))) + String("风力一级，天气状况良好，火箭转运启动中")));
                     delay(5500);
                     sstts.speak("正在开启厂房大门，预计需要20秒");
                     // 开启厂房大门
                     motor_ib.motorRun(motor_ib.M1, motor_ib.CW, 45);
                     delay(18000);
                     motor_ib.motorStop(motor_ib.M1);
                     sstts.speak("大门已开启，火箭即将移动");
                     delay(2000);
                     sstts.speak("火箭开始转运，预计需要三分钟");
                     // 牵引火箭转运，直到识别到二维码后停止·
                     while (!(huskylens.readBlockCenterParameterDirect().ID==1)) {
                           motor_ib.motorRun(motor_ib.M2, motor_ib.CW, 45);
                           yield();
                     }
                     motor_ib.motorStop(motor_ib.M2);
                     sstts.speak("火箭已转运到指定位置，发射架摇臂即将启动");
                     delay(3500);
                     taskStart(loop1);
            }
            else {
                     sstts.speak("当前天气状况不适合火箭转运，请另行选择转运时间");
                     delay(5500);
            }
   }
}

// 子线程1程序开始
void loop1::setup() {
   servo_12.attach(12);
   servo_13.attach(13);
   mind_n_ZuoDuoJi = 70;
   mind_n_YouDuoJi = 100;
   sstts.speak("发射架摇臂正在转动");
   for (int index = 0; index < 245; index++) {
            delay(45);
            servo_12.angle(abs(mind_n_ZuoDuoJi));
            mind_n_ZuoDuoJi += 0.44;
            servo_13.angle(abs(mind_n_YouDuoJi));
            mind_n_YouDuoJi -= 0.4;
            yield();
   }
   sstts.speak("发射架摇臂已转动到目标位置，火箭转运过程完毕，感谢观看");
}
void loop1::loop() {

}
视频

以下是最终作品解说视频
https://v.youku.com/v_show/id_XNTg5NjcwMjIxNg==.html?spm=a1z3jc.11711052.0.0&isextonly=1
步骤6：作品总结及反思

本次作品制作过程中，遇到了以下几个问题：

1.舵机转动速度太快，带到发射架摇臂时有点吃力，我们设置了一个角度变量，用循环次数配合等待时间控制舵机转动速度，完美解决这个问题。

2.硬件清单里没有风速传感器，所以程序里面的风速是直接指定数值

3.解说员的普通话水平还有待提升

附件下载：

附件包含的文件如下：

接线图、元件清单、程序截图、sb3源程序

hnyzcj 发表于 2023-5-5 05:41:16

结构件做的很赞

云天发表于 2023-5-5 10:34:24

动手制作能力很强！！！

木子呢 发表于 2023-5-5 10:39:33

hnyzcj 发表于 2023-5-4 21:41
结构件做的很赞

是的呢

木子呢 发表于 2023-5-5 10:39:59

云天发表于 2023-5-5 02:34
动手制作能力很强！！！

是呢，这些学生很棒

王晓鹏 发表于 2023-5-7 10:28:01

厉害

白凡发表于 2023-5-11 09:08:16

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