Конструктор программируемых моделей инженерных систем. Экспертный набор

Образовательный набор по электронике, электромеханике и микропроцессорной технике "Конструктор программируемых моделей инженерных систем. Экспертный" предназначен для изучения основ электроники, кибернетических и встраиваемых систем, а также практического применения полученных навыков в сфере робототехники и современных технологий.

“Конструктор программируемых моделей инженерных систем. Экспертный набор” - это Уникальный образовательный комплект, который позволяет учащимся овладеть навыками и основами электротехники, электромеханики, микропроцессорной технике, кибернетических и встраиваемых систем. Благодаря правильно построенным учебным занятиям, учащийся закрепит полученные навыки на практике, что позволит более лучшему усвоению знаний в сфере робототехники и современных технологий.

Данный образовательный комплект “КПМИС.Экспертный набор” предназначен для разработки программируемых моделей адаптивных мехатронных систем, с большим числом приводов, мобильных и манипуляционных роботов, которые разрабатываются на основе многофункционального робототехнического контроллера “Arduino”.

Благодаря обширному составу комплекта, появляется большая вариативность по разработке. Набор электронных компонентов, позволит изучить основы электроники и схемотехники. А комплект приводов и датчиков различного типа, позволит разрабатывать мобильные и манипуляционные комплексы, а главное с распознаванием заранее заданных графических объектов, которое осуществляет модуль технического зрения, входящий в состав комплекта. Важным параметром комплекта является то, что абсолютно все комплектующие и устройства обладают конструктивной, электрической, аппаратной и программной совместимостью друг с другом.

В комплект входит:

1. Конструктивные элементы из металла для сборки мобильного робота
   
2. Конструктивные элементы из металла для сборки манипуляционного робота
   
3. Сервопривод тип 1 - 4 шт
   
   • Сервопривод большой, представляющий собой единый электромеханический модуль, включающий в себя привод на базе двигателя постоянного тока, понижающий редуктор
     
   • Максимальный момент - 23 кг*см
     
   • Угол поворота - 180 угловых градусов
     
   • Номинальное напряжение питания - 7,4 В
     
   • Допустимый уровень напряжения питания - min 4В, max 11В
     
   • Передаточное отношение редуктора - 275 ед.
     
   • Максимальная скорость вращения - 66 об/мин
     
   • Соединительные фланцы - 2 шт
     
4. Сервопривод тип 2 - 2 шт
   
   • Сервопривод малый, представляющий собой единый электромеханический модуль, включающий в себя привод на базе двигателя постоянного тока, понижающий редуктор
     
   • Максимальный момент - 1,8 кг*см
     
   • Напряжение питания - 6 В
     
5. Привод постоянного тока - 2 шт
   
   • Привод постоянного тока, представляющий собой электромеханический модуль, включающий в себя привод на базе двигателя постоянного тока, понижающий редуктор
     
   • Передаточное отношение редуктора - 48 ед
     
   • Напряжение питания - 6 В
     
6. Фотоэлектрический модуль для числа оборотов - 2 шт
   
   • Напряжение питания - 5 В
     
   • Кодировочный диск с прорезями - 1 шт
     
     
7. Шаговый двигатель - 2 шт
   
   • Шаговый привод, представляющий собой электромеханический модуль, включающий в себя привод на базе двигателя постоянного тока, понижающий редуктор
     
   • Напряжение питания - 5 В
     
   • Внешняя система управления для управления приводом в шаговом режиме
     
   • Передаточное отношение редуктора - 64 ед
     
   • Максимальный момент - 0,3 кг*см
     
8. Шаровая точка опоры - 1 шт
   
   • Высота модуля в сборе - 26 мм
     
   • Диаметр шара - 16 мм
     
9. Аккумуляторная батарея - 1 шт
   
   • Выходное напряжение - 7,2 В
     
   • Емкость - 1000 мАч
     
10. Зарядное устройство - 1 шт
    
    • Максимальный ток заряда - 0,2 А
      
    • Номинальное напряжение заряжаемых аккумуляторов - 7,2 В
      
    • Выходное напряжение - 220 В
      
11. Блок питания - 1 шт
    
    • Выходной ток - 2 А
      
    • Выходное напряжение - 12 В
      
12. Плата для беспаечного прототипирования - 1 шт
    
    • Общее количество контактов - 830 шт
      
    • Количество контактов питания - 200 шт
      
    • Количество контактов для монтажа - 630 шт
      
    • Диаметр контакта - 0,8 мм
      
    • Расстояние между контактами - 2,54 мм
      
    • Габариты (ДхШхВ) - 165х55х10 мм
      
13. Набор проводов для прототипирования - 1 шт
    
    • Общее количество проводов для прототипирования - 56 шт
      
14. Набор Светодиодов - 1 шт
    
    • Количество различных оттенков светодиодов - 5 шт
      
    • Количество модулей в комплекте - 100 шт
      
    • Поддерживаемое напряжение питания - 5 В
      
15. Набор резисторов - 1 шт
    
    • Количество различных номиналов сопротивления - 30 шт
      
    • Общее количество резисторов в комплекте - 600 шт
      
16. Звуковой излучатель - 1 шт
    
17. Датчик освещенности - 1 шт
    
18. Датчик температуры - 1 шт
    
19. Инфракрасных датчиков - 3 шт
    
20. Тактовая кнопка - 5 шт
    
21. Потенциометр - 3 шт
    
22. Семисегментный индикатор - 1 шт
    
    • Количество разрядов - 1 шт
      
23. Жидкокристаллический дисплей - 1 шт
    
    • Напряжение питания - 5 В
      
24. Датчик расстояния УЗ-типа - 3 шт
    
    • Диапазон измерения - от 0,02 до 4 м
      
    • Напряжение питания - 5 В
      
25. Модуль беспроводного управления по ИК-каналу - 1 шт
    
    • Модуль приемника - 1 шт
      
    • Модуль пульта управления со встроенным передатчиком - 1 шт
      
    • Количество кнопок управления - 12 шт
      
26. Внешний модуль беспроводной передачи данных по технологии Bluetooth 2.0 - 1 шт
    
27. Мультидатчик для измерения температуры и влажности окружающей среды - 1 шт
    
    • Модуль выполнен в виде единого устройства, на единственной плате которого размещены все интерфейсные разъемы, вычислительный микроконтроллер, компоненты, реализующие функционал модуля и основной рабочий элемент модуля
      
    • Коммуникационный интерфейс полудуплексный UART с напряжением 5В
    • Количество проводников коммуникационного интерфейса полудуплексного UART с напряжением 5В - 3 шт
    • В состав линий коммуникационного интерфейса полудуплексного UART с напряжением 5В входят линия питания 12В, линия "Земля", линия данных 5В
    • Количество одновременно подключаемых устройств на одну шину, последовательно, а также по цепочке с помощью коммуникационного интерфейса полудуплексного UART с напряжением 5В - 200 шт
    • Возможность передачи питания с общим током 3А
    • Возможность передачи данных с максимальной скоростью 1 Мбит/с для управления подключаемыми устройствами и опроса данных с подключаемых устройств по протоколу с контролем целостности информации (контрольными суммами), адресацией отдельных устройств и возможностью назначения их адресов
    • Количество портов типа 3pin для подключения по коммуникационному интерфейсу полудуплексного UART с напряжением 5В, размещенных на плате - 2 шт
    • Интерфейсный разъем типа RJ14, установленный на плате модуля неразъемным соединением - 1 шт
    • Штыревой интерфейсный разъем, установленный на плате модуля неразъемным соединением - 1 шт
    • Количество линий штыревого интерфейсного разъема - 6 шт
    • Цифровые и аналоговые порты в составе штыревого интерфейсного разъема
    • Встроенный вычислительный микроконтроллер - 1 шт
    • Тактовая частота микроконтроллера - 16 МГц
    • Объем памяти, доступной по шине данных микроконтроллера - 8 Кбайт
    • Максимально допустимый уровень напряжения питания - 12 В
    • Габариты - 40х26 мм
      
28. Робототехнический контроллер - 1 шт
    
    • Робототехнический контроллер, представляющий собой устройство на основе программируемого контроллера, модуля беспроводных интерфейсов, модуля сетевых интерфейсов, блока механических органов управления, выполненный в виде единого устройства
    • Робототехнический контроллер обеспечивает возможность осуществлять разработку программного кода, используя инструментарий свободно распространяемой среды разработки Arduino IDE и свободно распространяемых языков программирования C\C++, JavaScript
    • Габариты - 80х130 мм
    • Напряжение питания от батареи - от 6,8 до 12 В
    • Тумблер для коммутирования подачи электропитания, размещенный на плате робототехнического контроллера неразъемным соединением
    • Разъем для подключения внешней аккумуляторной батареи, размещенный на плате робототехнического контроллера неразъемным соединением
    • Программируемый микроконтроллер, установленный неразъемным соединением на единой плате робототехнического контроллера - 1 шт
    • Объем Flash памяти встроенного программируемого микроконтроллера в робототехнический контроллер - 256 Кб
    • Тактовая частота встроенного программируемого микроконтроллера в робототехнический контроллер - 16 МГц
    • Порты для подключения внешних цифровых и аналоговых устройств, выполненных в виде штыревых разъемов, размещенных на единой плате неразъемным соединением - 50 шт
    • Интерфейс USART, выведенный на штыревые разъемы робототехнического контроллера - 3 шт
    • Интерфейс I2C, выведенный на штыревые разъемы робототехнического контроллера - 1 шт
    • Интерфейс SPI, выведенный на штыревые разъемы робототехнического контроллера - 1 шт
    • Интерфейс CAN, выведенный на штыревые разъемы робототехнического контроллера - 1 шт
    • Интерфейс I2S, выведенный на штыревые разъемы робототехнического контроллера - 1 шт
    • Коммуникационный интерфейс полудуплексный UART с напряжением 5В
      
29. Модуль технического зрения - 1 шт
    
    • Модуль технического зрения, представляющий собой вычислительное устройство со встроенным микропроцессором, интегрированной телекамерой и оптической системой
    • Выполнение всех измерений и вычислений посредством собственных вычислительных возможностей встроенного микропроцессора
    • Возможность разработки и установки необходимого пользовательского программного обеспечения, использующего аппаратные вычислительные ресурсы, память, видео данные и интерфейсы модуля
    • Возможность коммуникации с аналогичными модулями посредством шины на базе последовательного интерфейса с целью дальнейшей передачи результатов измерений группы модулей на управляющее вычислительное устройство, подключенное к данной шине
    • Возможность запуска системы детектирования объектов на основе методов машинного обучения, реализованных на основе сверточной нейронной сети, а также отображения видеопотока с иллюстрацией результатов ее работы через веб интерфейс.
    • Встроенный функционал, позволяющий осуществлять настройку модуля технического зрения - настройку экспозиции, баланса белого, цветоразностных составляющих, площади обнаруживаемой области изображения, округлости обнаруживаемой области изображения, положение обнаруживаемых областей относительно друг друга, машинное обучение параметров нейронных сетей для обнаружения объектов, форму и закодированные значения обнаруживаемых маркеров типа Aruco, размеры обнаруживаемых окружностей, квадратов и треугольников, параметров контрастности, размеров, кривизны и положения распознаваемых линий.
    • Максимальное время загрузки от подачи питания до начала передачи данных о детектированных объектах в последовательный интерфейс - 12 сек
    • Возможность считывания данных о результатах работы посредством сетевого протокола WebSocket
    • Встроенный функционал для настройки параметров алгоритмов детектирования с одновременным отображением видеопотока и иллюстрацией результатов работы алгоритмов в веб интерфейсе, доступном через WiFi и USB соединение
    • Возможность отображения параметров работы в веб интерфейсе, обеспечивающем возможность:
                    1) отображения системных параметров (рабочая температура, загрузка ЦП, объем используемой памяти),
                    2) управления системными процессами,
                    3) конфигурация сетевых соединений, возможность задания IP адреса, возможность переключения между режимами WiFi соединения (точка доступа / клиент),
                    4) доступ к файловой системе,
                    5) доступ к системному терминалу
    • Габариты - 56х41х33 мм
    • Беспроводной интерфейс Wi-Fi для настройки модуля, передачи видео потока и данных об обнаруженных объектах со стационарных и мобильных устройств (смартфона, планшета), подключения модуля к сети Интернет
    • Интерфейс Bluetooth 4.0 для обмена данными с модулем с мобильных устройств
    • Интерфейс USB для настройки модуля, передачи видео потока и обмена данными - 1 шт
    • Интерфейс MicroSD для подключения внешнего запоминающего устройства - 1 шт
    • Количество ядер процессора - 4 шт
    • Частота процессора - 1,2 ГГц
    • Оперативная память - 512 Мб
    • Встроенное запоминающее устройство - 8 Гб
      Встроенное энергонезависимое запоминающее устройство, установленное неразъемным соединением на одной печатной плате с процессором, с возможностью записи в него системных и прикладных программ, а также данных достаточного объема для загрузки и применения модуля технического зрения без постоянного подключения внешних, сменных, а также отсоединяемых носителей информации
    • Частота получения и передачи видео потока при разрешении 2592x1944 пикселей - 15 кадров/сек
    • Частота получения и передачи видео потока при разрешении 1280x960 пикселей - 30 кадров/сек
    • Частота передачи видео потока по интерфейсу USB при разрешении 640х480 пикселей - 30 кадров/сек
    • Частота передачи видео потока по интерфейсу Wi-Fi при разрешении 640х480 пикселей - 15 кадров/сек
    • Максимальное разрешение видеопотока, передаваемого по интерфейсу USB - 2592х1944 пикселей
    • Количество градаций цветовой палитры - 65536 цветов
    • Количество различных объектов , обнаруживаемых одновременно в секторе обзора модуля - 10 шт
    • Количество различных составных объектов, обнаруживаемых в секторе обзора модуля - 5 шт
    • Количество графических примитивов, входящих в состав составных объектов - 3 шт
    • Порт типа GND «земля» - 6 шт
    • Интерфейс UART для отладки разрабатываемого программного обеспечения - 1 шт
    • Интерфейс UART для обмена данными с настраиваемым напряжением как 3.3В так и 5В - 1 шт
    • Интерфейс I2C - 1 шт
    • Интерфейс SPI, позволяющий выполнять обмен данными с напряжением как 3.3В так и 5В - 1 шт
    • Интерфейс I2S - 1 шт
    • Интерфейс USB ведущий (хост) для подключения периферийных устройств через штыревой соединитель с шагом 2.54 мм - 1 шт
    • Интерфейс Ethernet для подключения периферийных устройств через штыревой соединитель с шагом 2.54 мм - 1 шт
    • Интерфейс аналоговый - линейный вход аудио - 1 шт
    • Коммуникационный интерфейс полудуплексный UART с напряжением 5В
      
30. Плата расширения, объединяемая с модулем технического зрения путем жесткого соединения через штыревые разъемы с соблюдением мезонинной архитектуры, обеспечивающая питание модуля и возможность проводного подключения модуля к сети Интернет - 1 шт
    
    • Интерфейс Ethernet - 1 шт
    • Максимальная скорость передачи данных по Ethernet - 50 Мбит/с
    • Возможность подключения модуля технического зрения к сети Интернет через Ethernet интерфейс
    • Возможность питания модуля через Ethernet по технологии Power over Ethernet (PoE) стандарта IEEE 802.3af
    • Мощность питания модуля через Ethernet - 12 Вт
    • Встроенный интерфейсный разъем типа DC для подачи питания от внешнего блока питания - 1 шт
    • Допустимое напряжение питания от внешнего блока питания (нижняя граница) - 6,8 В
    • Допустимое напряжение питания от внешнего блока питания (верхняя граница) - 16 В
    • Количество портов USB host type A, размещенных на плате расширения модуля технического зрения - 2 шт
    • Количество блоков штыревых разъемов для соединения платы расширения и модуля технического зрения - 2 шт
    • Количество линий штыревых разъемов в соединительном блоке 1 - 6 шт
    • Количество линий штыревых разъемов в соединительном блоке 2 - 12 шт
    • Размеры платы расширения (ДхШ) - 59х46 мм
      
31. Универсальный вычислительный модуль, представляющий собой микропроцессорное устройство, предназначенное для управления устройствами, входящими в состав образовательного робототехнического комплекта - 1 шт
    
    • Коммуникационный интерфейс полудуплексный UART с напряжением 5В
    • Количество проводников коммуникационного интерфейса полудуплексного UART с напряжением 5В - 3 шт
    • В состав линий коммуникационного интерфейса полудуплексный UART с напряжением 5В входят линия питания 12В, линия "Земля", линия данных 5В
    • Количество одновременно подключаемых устройств на одну шину, последовательно, а также по цепочке с помощью коммуникационного интерфейса полудуплексного UART с напряжением 5В - 200 шт
    • Возможность передачи питания с общим током 3А
    • Возможность передачи данных с максимальной скоростью 1 Мбит/с для управления подключаемыми устройствами и опроса данных с подключаемых устройств по протоколу с контролем целостности информации (контрольными суммами), адресацией отдельных устройств и возможностью назначения их адресов
    • Количество портов типа 3pin для подключения по коммуникационному интерфейсу полудуплексного UART с напряжением 5В, размещенных на плате - 2 шт
    • Размеры (ДхШ) - 40х40 мм
    • Нижняя граница диапазона допустимого напряжения питания - 5 В
    • Верхняя граница диапазона допустимого напряжения питания - 12 В
    • Объем Flash памяти микроконтроллера модуля - 256 Кбайт
    • Тактовая частота микроконтроллера модуля - 16 МГц
    • Количество портов типа miniUSB, размещенных на плате модуля - 2 шт
    • Количество цифровых портов «Ввода-Вывода», выполненных в виде штыревых разъемов, размещенных на плате модуля - 12 шт
    • Количество аналоговых портов выполненных в виде штыревых разъемов, размещенных на плате модуля - 16 шт
    • Интерфейс UART, выведенный на штыревые разъемы модуля - 1 шт
    • Интерфейс CAN, выведенный на штыревые разъемы модуля - 1 шт
    • Интерфейс I2S, выведенный на штыревые разъемы модуля - 1 шт
    • Линия питания «+12В», выведенная на штыревые разъемы модуля - 1 шт
    • Линия питания «+5В», выведенная на штыревые разъемы модуля - 1 шт
    • Линия питания «+3,3В», выведенная на штыревые разъемы модуля - 1 шт
    • Линия питания «Земля», выведенная на штыревые разъемы модуля - 1 шт
    • Модуль, обеспечивающий беспроводную передачу данных, установленный на плату универсального вычислительного модуля неразъемным соединением - 1 шт
    • Тактовая частота модуля беспроводной передачи данных - 240 МГц
    • Беспроводной интерфейс WiFi
    • Беспроводной интерфейс Bluetooth
    • Кнопка, установленная на плату модуля неразъемным соединением - 3 шт
      
32. Шилд плата робототехнического процессора тип 1, в количестве 1 штуки, которая имеет следующие ттх:
    
    • Плата расширения обеспечивает возможность подключения универсального вычислительного модуля к сети посредством интерфейса Ethernet
    • Плата расширения универсального вычислительного модуля Тип 1 интегрируется с универсальным вычислительным модулем и платой расширения универсального вычислительного модуля Тип 2 путем жесткого межплатного соединителя, выполненного в виде штыревого разъема типа "Плата-Плата", соблюдая мезонинную архитектуру системы
    • Размеры (ДхШ) - 40х40 мм
    • Напряжение питания - 5 В
    • Количество портов «Ввода-Вывода» платы расширения, выполненных в виде сквозных соединителей типа "Плата-Плата" - 40 шт
    • Интерфейс Ethernet, имеющий в качестве соединителя разъем типа RJ45, установленный на плате расширения неразъемным соединением - 1 шт
    • Интерфейс подключения карты microSD, имеющий коннектор в виде лотка для microSD карты с закрывающейся крышкой, установленный неразъемным соединением на плате расширения совместно с разъемом типа RJ45 - 1 шт
    • Светодиодный индикатор, установленный на плате расширения неразъемным соединением - 4 шт
    • Кнопка, установленная на плате расширения неразъемным соединением - 1 шт
      
33. Шилд плата робототехнического процессора тип 2, в количестве 1 штуки, которая имеет следующие ттх:
    
    • Плата расширения для подключения силовой нагрузки обеспечивает возможность прямого подключения внешней силовой нагрузки, а также регулируемой нагрузки посредством PWM интерфейса.
    • Плата расширения универсального вычислительного модуля Тип 2 интегрируется с универсальным вычислительным модулем и платой расширения универсального вычислительного модуля Тип 1 путем жесткого межплатного соединителя, выполненного в виде штыревого разъема типа "Плата-Плата", соблюдая мезонинную архитектуру системы
    • Размеры (ДхШ) - 40х40 мм
    • Нижняя граница диапазона допустимого напряжения питания - 5 В
    • Верхняя граница диапазона допустимого напряжения питания - 12 В
    • Количество портов «Ввода-Вывода» платы расширения, выполненных в виде сквозных соединителей типа "Плата-Плата" - 40 шт
    • Количество силовых выводов с PWM управлением, размещенных на плате расширения неразъемным соединением - 4 шт
    • Количество выводов для коммутации силовой нагрузки с прямым управлением, размещенных на плате расширения неразъемным соединением - 4 шт
    • Количество интерфейсов для коммутации внутреннего напряжения питания, выполненных в виде штыревых соединителей с установленными на них перемыкателями - 2 шт
    • Индикаторы - 8 шт
      
34. Комплект пневматического захвата - 1 шт
    
    • Тип захвата - Вакуумная присоска
    • Вакуумная присоска - 1 шт
    • Электромагнитный клапан - 1 шт
    • Вакуумный насос - 1 шт
    • Напряжение питания - 5 В
      
35. Набор обеспечивает возможность разработки модели мобильного робота, управляемого посредством персонального компьютера и мобильных устройств на базе ОС Android, IOS, обеспечивающего возможность управления мобильным роботом и встроенным манипулятором посредством графического интерфейса, включающим в себя набор кнопок и переключателей, джойстик, область для отображения видео.

36. Поддержка мобильного приложения, функционирующего в операционной системе Android и IOS, позволяющего реализовать функционал дополненной реальности.
    Функционал дополненной реальности обеспечивает дорисовку виртуальной рабочей сцены поверх получаемого реального изображения с модуля технического зрения, входящего в состав набора.
    Функционал дополненной реальности обеспечивает прорисовку виртуального движения робота при запуске на нем реализованной пользователем программы, а также набора команд.
    Функционал дополненной реальности обеспечивает прорисовку виртуальных маркеров, отображающих справочную информацию о компонентах в составе робота и их текущем состоянии.
    

37. Набор обеспечивает возможность изучения основ электроники и схемотехники, разработки и прототипированию моделей роботов, разработки программных и аппаратных комплексов инженерных систем, решений в сфере "Интернет вещей", а также решений в области робототехники, искусственного интеллекта и машинного обучения.
    
38. В состав набора входит пособие по изучению основ электроники и схемотехники, решений в сфере "Интернет вещей", разработки и прототипированию моделей роботов.
    
39. В состав набора входит пособие по изучению основ разработки систем технического зрения и элементов искусственного интеллекта.

Комплект обеспечивает возможность управления мобильным роботом и манипулятором посредством графического интерфейса, программного обеспечения для персонального компьютера и мобильных устройств на базе ОС Android и IOS.

В состав комплекта также входит набор библиотек трехмерных моделей, предназначенных для проектирования в CAD-системах и прототипирования с применением аддитивных технологий. Набор может применяться для практического изучения современных технологий в рамках соответствующих курсов в школе и детских технопарках.