Робот Путешественник

Муниципальное образовательное учреждение

МОУ «Лицей №14»

г. о. Электросталь

Областной конкурс

научно - исследовательской и проектной деятельности

«Юный исследователь»

Номинация: Научно-техническое творчество.

Секция: «Промышленные технологии»

Тема: «Робот - путешественник»

                                                                    Автор работы: Лигаев Антон, 11 лет.

                                Научный руководитель: Марченко Марианна Анатольевна,  учитель физики МОУ «Лицей № 14»

Электросталь  2020

Оглавление.

ВВЕДЕНИЕ ---------------------------------------------------------------------2

ЧТО ТАКОЕ РОБОТ И РОБОТОТЕХНИКА? ---------------------------- 3

ПРИМЕНЕНИЕ РОБОТОВ --------------------------------------------------3

ПРЕИМУЩЕСТВА РОБОТОВ ----------------------------------------------3

ИЗ ЧЕГО СОСТОИТ КОНСТРУКТОР --------------------------------------4

РОБОТ-ПУТЕШЕСТВЕННИК -----------------------------------------------4

АНАЛИЗ РАЗВИТИЯ И ПЕРСПЕКТИВЫ РОБОТОТЕХНИКИ --------5

ВЫВОД --------------------------------------------------------------------------6

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ ------------------------------------------------------7

Введение

Сегодня тема робототехники очень популярна у современного поколения. Все больше людей увлекаются конструированием и программированием роботов предназначенных для выполнения различных задач. В РФ уделяется много внимания детям и взрослым занимающимся программированием роботов. Для них устраивают множество конкурсов и соревнований. Участвуя в которых дети из различных школ, кружков могут показать свои знания и мастерство в программировании и конструировании

В прошлом году я принимал участие в городском конкурсе Robosense по робототехнике в номинации «Первый шаг в робототехнику» и  получил приз за «Необычное конструктивное решение». Я получил большой опыт и узнал много интересного. Мне очень запомнились эти соревнования, ведь я там встретил столько ребят, это дети разного возраста от малышей до студентов, но все они имеют общие интересы.

Целью моего исследовательского проекта является узнать, как занятия робототехникой могут помочь в выборе будущей профессии.

• Задачи проекта (теоретические):

1. Что такое робот и робототехника?
2. Применение роботов.
3. Преимущества роботов, благодаря которым они находят применение.
4. Конструктор Lego Mindstorms EV3?

• Задачи проекта (практические):

1. Изучить  состав и назначение основных блоков робототехнического набора Lego Mindstorms EV3. Познакомиться со средой программирования роботов.
2. Собрать модель робота используя робототехнический набор Lego Mindstorms EV3.
3. Запрограммировать робота для выполнения поставленной задачи.
4. Отладка работы робота.
5. Анализ развития и перспективы робототехники.

Гипотеза: робототехника может быть не просто игрой, а серьезным занятием, которое может в дальнейшем стать профессией.

Что такое робот и робототехника?

Слово Ро́бот в переводе с чешского языка robot (от robota) означает «подневольный труд». Впервые употребляется в пьесе «Россумские универсальные роботы» чешского писателя Карела Чапека.

Что же такое робот? Робот – это механическое устройство, имитирующее движения и действия человека, способное выполнять действия по заложенной в них программе.

Робототе́хника (от робот и техника) - прикладная наука, занимающаяся разработкой.

Применение роботов

Роботы применяются практически во всех областях и сферах нашей жизни и их можно разделить на группы:

Промышленные роботы

Транспортные роботы

Строительные роботы

Медицинские роботы

Боевые роботы

Исследовательские роботы

Бытовые роботы

Преимущества роботов

Оптимизация – роботы могут выполнять рутинную и тяжелую работу, увеличивают производительность оборудования.

Скорость – темп работы робота гораздо выше, они не знают усталости и могут работать хоть круглые сутки, без потери рабочего времени.

Экономия – использование роботов позволяет оптимизировать работу человека и сэкономить рабочее время (при длительном использовании стоимость механизма окупается).

Качество – действия роботов улучшает качество продукции, роботы работают с меньшим количеством брака (отходов).

Безопасность - роботы используются в опасной для человека профессии, ограждая человека от воздействия опасного фактора окружающей среды.

Можно ли создать робота самостоятельно?

Что представляют из себя конструкторы LEGO Mindstorms EV3?

Что это, очередные игрушки или все-таки средства, с помощью которых можно создать робота? Попробуем разобраться…

Из чего состоит конструктор

Основа конструктора – это микропроцессор EV3. Он является мозгом робота Mindstorms, который позволяет роботу ожить и осуществлять различные действия.

Инфракрасный датчик обнаруживает объекты

Датчик цвета распознаёт цвета и определяет яркость света

Инфракрасный маяк дистанционно управляет роботом.

Датчик касания работает как кнопка

Точные движения роботов обеспечивают 2 больших и 1 средний мотор

И много других деталей…

Программа позволяет научить робота делать то, что ты хочешь!

Для этого необходимо изложить алгоритм поведения робота на понятном ему языке - в виде последовательности программных блоков, каждый из которых отвечает за конкретное действие робота

Для своего проекта я придумал и разработал робота-путешественника

Робот-путешественник

Робот-путешественник предназначен для транспортировки опасных грузов по пересечённой местности.

Особенностью устройства является наличие механизма стабилизации платформы с грузом относительно горизонта. Когда робот преодолевает неровности рельефа, платформа с грузом автоматически сохраняет горизонтальное положение.

Робот-путешественник также способен оценивать обстановку по ходу движения. в зависимости от наличия препятствий и угла наклона к горизонту, программа может ограничивать скорость движения вездехода или полностью его запрещать.

Повышенную проходимость роботу обеспечивает гусеничная пара, приводимая в движение двумя независимыми моторами. На раме закреплены блок управления с датчиками, а также платформа для груза с приводом. Для обеспечения устойчивости и защиты мотора грузовой платформы, в хвостовой части установлено дополнительное шасси.

Повышенную проходимость роботу обеспечивает гусеничная пара, приводимая в движение двумя независимыми моторами. На раме закреплены блок управления с датчиками, а также платформа для груза с приводом. Для обеспечения устойчивости и защиты мотора грузовой платформы, в хвостовой части установлено дополнительное шасси.

Основание корзины соединено со средним мотором посредством червячной передачи. Этот механизм обеспечивает подвижность платформы относительно горизонтальной плоскости. Это нужно для сохранения угла наклона платформы при преодолении роботом неровностей рельефа.

Программа непрерывно контролирует текущее положение робота-путешественника относительно горизонта  и в случае отклонения рассчитывает компенсирующее воздействие на средний мотор, который перемещает корзину с грузом таким образом, чтобы сохранить её горизонтальное положение, независимо от положения робота.

Если угол наклона робота слишком велик для компенсации, программа запрещает дальнейшее движение, подаёт аварийный звуковой сигнал, а индикатор блока EV3 начинает мигать красным цветом. В этом случае разрешено движение только назад с минимальной скоростью.

С помощью ультразвукового датчика программа непрерывно контролирует наличие препятствий в направлении движения. Если препятствие обнаружено на опасном расстоянии, движение вперёд запрещается и также подаётся аварийный звуковой и световой сигнал. Движение назад разрешено с минимальной скоростью.

Когда я конструирую своих роботов, я узнаю много нового о механике, электронике и программировании. Робототехника тем и интересна, что в ней соединяются многие науки как физика, математика информатика.

При конструировании робота развивается пространственное мышление, логика, математические способности, исследовательские навыки. Потому что мой робот должен быть не только правильно запрограммирован, но и правильно сконструирован.

Анализ развития и перспективы робототехники

В ближайшие 10-20 лет произойдет сокращение половины рабочих мест (в том числе 70% низкоквалифицированных) из-за развития автоматизации и роботизации. Сфера здравоохранения, логистика и коммунальные услуги будут активно внедрять робототехнику.

 Перспективы развития робототехники:

• популяризация робота как «услуги»;

• на производстве будет использоваться все большее количество роботов;

• рост конкуренции среди роботизированных поставщиков;

• увеличение спроса на рынке работников, владеющих навыками робототехники.

Повышение спроса на роботов, в свою очередь, приводит к увеличению спроса на соответствующих специалистов. За последний год он возрос до 13%.

Вывод

В результате написания научно-исследовательской работы я понял, что создание робота – очень непростой процесс. Это требует много терпения, внимания и настойчивости, умения находить и исправлять ошибки и двигаться вперёд шаг за шагом в достижении цели.

Стало очевидно что развитие и внедрение роботов на производстве, в быту и других отраслях с одной стороны обеспечивает снижение затрат, а с другой – лишает людей рабочих мест. Возможно, именно сегодня необходимо задуматься о смене профессии и приобретении новых навыков.

Занятия по робототехнике помогают детям идти в ногу со стремительно развивающимся прогрессом и дают уникальную возможность для участия в улучшении качества жизни.

Занятия робототехникой сегодня может стать профессией в будущем. Моя гипотеза подтверждена

Список литературы

1. 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.

2. 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.

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

4. 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.

5. Макаров И. М., Топчеев Ю. И.  Робототехника: История и перспективы. — М.: Наука; Изд-во МАИ, 2003.

6. Детская энциклопедия. Техника будущего., М; изд. Литера, 2007 г.