Файл: Конкурс реферативноисследовательских и проектных работ учащихся 1х 8х классов Интеллектуалы xxi века.doc

Скачать файл
Заказать решение

ВУЗ: Не указан

Категория: Не указан

Дисциплина: Не указана

Добавлен: 03.12.2023

Просмотров: 43

Скачиваний: 1

ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.


Датчик касания позволяет роботу реагировать на касания, распознает три ситуации: прикосновение, щелчок и освобождение. Также способен определить количество нажатий, как одиночных, так и множественных.

Датчик цвета дает возможность роботу определять цвет поднесенного к нему предмета, измеряет степень освещенности, рассеянный свет и отраженный свет [11].

Разобравшись с деталями Lego Mindstorms EV3, рассмотрим его программное обеспечение (ПО). ПО Mindstorms EV3 основано на LabVIEW, графическом языке программирования, которым пользуются ученые и инженеры по всему миру. ПО предоставляет возможность перетаскивать и размещать командные блоки. Таким образом, чтобы писать программы, следует размещать блоки функциональности на схеме. В зависимости от типа блока, каждый блок может быть сконфигурирован. Например, «Средний Мотор» имеет 5 режимов работы:

1.выключить,

2.включить и вращать,

3.включить в течение определенного количества секунд,

4.включить и повернуть на определенный градус,

5.включить и повернуть фиксированное число раз.

Есть широкий спектр программных блоков на выбор. Они сгруппированы в шесть категорий:

  1. действие (зеленый),

  2. управление потоком (оранжевый),

  3. датчики (желтый),

  4. операции над данными (красный),

  5. дополнительные (синий),

  6. мои Блоки (циановый) (рис.17).

Интуитивно понятный интерфейс позволяет сначала создавать простые программы, а затем продуктивно развивать свои навыки программирования, делая возможным создание сложных многоуровневых программ и проведения различной экспериментальной работы [5].


  1. Создание робота на основе конструктора Mindstorms EV3


Создание робота на основе конструктора Mindstorms EV3 было разделено на несколько этапов:

1. составление задачи: какие действия должен выполнить робот;

2. сборка робота;

3.программирование робота на ПК согласно условиям задачи;

4.выгрузка материала непосредственно в робота;

5.проверка проделанной работы.

Составление задачи: какие действия должен выполнить робот
Экспериментируя с задачами для своего робота и изучая среду программирования, стало ясно, что робот может быть абсолютно любым и способен выполнять самые разнообразные действия, например:

робот, способный решать кубика рубика (рис.18);

робот-уборщик (рис.19);

робот, играющий с человеком в «крестики-нолики» (рис. 20).

Поскольку я всегда мечтал завести собаку, я решил сконструировать роботизированную собаку. Составил следующую задачу: «собачка» следует за человеком на определенном расстоянии: если человек уходит от «собачки», она последует за ним, если человек приближается к «собачке», она уходит от него на безопасное расстояние, если человек не двигается, собака стоит на месте и гавкает.
Сборка робота
Несмотря на внушительный арсенал набора, сборка робота, при использовании наглядной инструкции найденной в интернете, оказалась точно такой же, как и конструирование любого конструктора LEGO, а поскольку собирать конструкторы LEGO – это мое хобби с раннего детства, то на первом этапе сложностей для меня не возникло (рис.21, рис.22). Однако при дальнейшей работе с роботом, конструкцию пришлось существенно дорабатывать, т.к. готовая модель не позволяла выполнить все условия поставленной мной задачи (рис.23).
Программирование робота на ПК согласно условиям задачи
На этапе программирования робота в среде Lego Mindstorms EV3 на ПК начинается самое интересное.

Для осуществления поставленной задачи потребовалось изучить множество материала, составить большое количество элементарных программ для выполнения роботом несложных действий. После этого мне стало ясно – для того чтобы робот был способен выполнить весь комплекс действий, согласно поставленной мной задаче, нужно прописать в программе всю цепочку действий, каждый шаг, каждое движение! В итоге получилась следующая программа (рис.24).
Выгрузка материала непосредственно в робота
Подключение робота к ПК осуществляется нескольким способами: через порт USB, Bluetooth (блютуз) соединение или Wi-Fi соединение. Я выбрал Bluetooth, т.к. в этом случае робот не привязан к компьютеру, как, например, при подключении по USB-кабелю и программу на выполнение можно запускать прямо из среды программирования, что повышает мобильность робота. Кроме того, во время выполнения программы появляется возможность визуально контролировать ход её выполнения (заголовки выполняющихся в данный момент программных блоков будут мерцать). Также можно наблюдать текущие показания датчиков всё время, пока робот остается подключенным к среде программирования.

Таким образом, благодаря выбранной технологии передачи данных, готовая программа загрузилась просто и очень быстро.

Проверка проделанной работы
Органично сконструированная роботизированная собака, после загруженной в неё программы, выполнила все действия, согласно изложенным условиям: «собачка» двигалась за мной, если я начинал уходить, если останавливался, тут же воспроизводила лай, как настоящая собака, если начинал приближаться к собаке, она включала функцию обратного движения. Таким образом, по итогам проделанной работы, я считаю, что доказал тот факт, что изготовить простейшего робота своими руками возможно, изучив принцип работы робота и среду его программирования.
Заключение
Изучив историю робототехники, я узнал, что люди с древних времен хотели создать механизмы, которые могли бы выполнять вместо них тяжелую и вредную работу. Однако первые успехи в этом направлении появились только в середине 18 века. Одними из самых первых роботов того времени, были домашние механические куклы, созданные французским ученым Жаком де Викансон в 1738 году. Современная робототехника начинает формироваться в 60-х годах 20 века.

Исследовав виды современных роботов и функции, которые они выполняют,

я узнал, что современная робототехника полностью основана на компьютерных технологиях. Современные роботы делятся на две категории: рабочие и домашние.

Изучив некоторые виды робототехнических конструкторов, для достижения поставленной цели - создание домашнего робота – я изучил принцип строения и работы робота на основе конструктора Mindstorms EV3 и среду его программирования. Важнейшими элементами конструктора являются микрокомпьютер (микропроцессор) EV3, сервомотор и четыре датчика. Программное обеспечение Mindstorms EV3 основано на LabVIEW, графическом языке программирования, которым пользуются ученые и инженеры по всему миру.

Решение последней задачи нашей работы – создание робота на основе конструктора Mindstorms EV3 было разделено на несколько этапов:

1. составление задачи: какие действия должен выполнить робот;

2. сборка робота;

3.программирование робота на ПК согласно условиям задачи;

4.выгрузка материала непосредственно в робота;

5.проверка проделанной работы.

Сконструированная мной роботизированная собака, после загруженной в неё программы, выполнила все действия, согласно изложенным условиям. Таким образом, по итогам проделанной работы, можно сделать вывод, что, изучив принцип работы робота и среду его программирования, можно изготовить простейший робот своими руками. То есть гипотеза подтвердилась, цель и задачи проекта выполнены.


Работа над роботизированной собакой еще не закончена, в планах – расширить её функции и использовать датчик касания, чтобы «животное» могло реагировать на прикосновения человека.

Но учитывая, что в процессе изучения конструктора Mindstorms EV3, я увидел огромное количество вариантов созданных роботов на основе этого конструктора, теперь мне очень хочется попробовать что-то новое, и это будет шагозавр!

В заключение хочу сказать, что я очень рад, что у меня получилось собрать и запрограммировать «собаку», процесс был интересный и увлекательный, кроме того я узнал много нового. Жаль, что не удалось сделать «собачку» более живой и функциональной, моих знаний для этого недостаточно, но думаю, у меня еще всё впереди!
Список литературы


  1. Клаузен, П. Компьютеры и роботы [Текст] / Пер. с нем. С.И. Деркунской. – Москва: Мир книги, 2006. – 48 с.

  2. Копосов, Д.Г. Первый шаг в робототехнику: практикум для 5-6-го классов [Текст]: учеб. пособие / Д.Г. Копосов. - Москва: Бином. Лаборатория знаний, 2014. – 286 с.

  3. Медицинские роботы [Электронный ресурс]. – Режим доступа: http://medrobot.ru/28-medicinskie-roboty-korotko-ob-istorii-i-yevolyucii.html / (дата обращения 02.12.2016)

  4. Мир роботов [Электронный ресурс]. – Режим доступа: http://roboting.ru/industrial-robots / (дата обращения 26.11.2016)

  5. Овсяницкая, Л.Ю. Курс программирования робота EV3 в среде Lego Mindstorms EV3 [Текст]: учеб. пособие / Л.Ю. Овсяницкая, Д.Н. Овсяницкий, А.Д. Овсяницкий - 2-е изд., перераб. и доп. – Москва.: Изд-во «Перо», 2016. – 300 с.

  6. Овсяницкий, Д.Н. Ожившая механика. Шагающий робот-шагозавр [Текст]: учеб. пособие / Д.Н. Овсяницкий, Л.Ю. Овсяницкая, А.Д. Овсяницкий –Челябинск, Электронная книга, 2015. – 168 с.

  7. Промышленная робототехника [Текст]: учеб. пособие / А.В. Бабич [и др.]. – Москва: Машиностроение, 1982. – 415 с.

  8. Русецкий, А.Ю. В мире роботов [Текст]: Кн. для учащихся / А.Ю. Русецкий – Москва: Просвещение, 1990. – 160 с.

  9. Филиппов, С.А. Основы робототехники на базе конструктора Mindstorms NXT [Электронный ресурс]. – Режим доступа: http://www.prorobot.ru/load/zaniatie_1-osnovy_konstruirovaniia.pdf / (дата обращения 19.10.2016)

  10. Филиппов, С.А. Робототехника для детей и родителей [Текст]: научное издание / С.А. Филиппов – 3-е изд., перераб. и испр. — СПб.: Наука, 2010. – 319 с.

  11. Mindstorms EV3 [Электронный ресурс]. – Режим доступа: https://www.lego.com/ru-ru/mindstorms / (дата обращения 10.10.2016)


Смотрите также файлы