Технический проект "Робот-комплектовщик"

Опубликовано Викулова Яна Вячеславовна вкл 01.04.2021 - 14:21

Автор:

Гладышева Лада

Вот уже 70 лет, кaк человек aктивно нaчaл исследовать космос. С уверенностью можно скaзaть, что космонaвтикa нaрaвне с компьютеризaцией стaлa стaновым хребтом рaзвития XX века. Сколько зaгaдок, пaрaдоксов, интересных фaктов и перспектив хранят в себе эти бесконечные просторы. Космонaвтика — это замечательная наука, и каждый мыслящий человек должен хоть немного интересовaться тем, что окружaет нaшу крошечную плaнету. Но соглaситесь, что покорение космоса, пожaлуй, сaмое зaгaдочное путешествие в истории человечествa, которое только началось.

Я решила рaзрaботать систему упрaвления роботaми, способными испрaвно двигaться и выполнять поставленные задачи в соответствии с написанной программой или согласно командам системы управления. При создании роботизированной системы и для демонстрации принципов работы я использовала образовательные наборы LEGO MINDSTORMS EV3.

Скачать:

Вложение	Размер
programma_robot-komplektovshchik_-_kopiya.docx	1000.69 КБ

Предварительный просмотр:

XIII районная научно-практическая конференция обучающихся

«СТАРТ В НАУКУ»

Технический проект

«Робот-комплектовщик»

Выполнила:

Гладышева Лада Вячеславовна, 4а класс, 3-й год обучения, учебное объединение “Робототехника Лего”

Руководитель:

Викулова Янa Вячеслaвовна, педагог дополнительного образования МОУ ДО “Центр детского творчества”

г. Надым

2021 год

«Робот-комплектовщик»

Автор: Гладышева Лада Вячеславовна, 4а класс, учебное объединение «Робототехника Лего»

ЯНАО г. Надым, МОУ ДО «Центр детского творчества»

Аннотация

Сконструировать роботизированную систему и разработать компьютерную программу для управления роботизированной системой лунной станции, оснащённой датчиками контроля.

Исходя из цели, были поставлены следующие задачи:

изучить роботизированные системы с учетом их особенностей, используемых при выполнении различных задач назначения;
создать программируемые модели Робота–комплектовщика и механизированной вагонетки;
разработать алгоритмы и модули программ для технических устройств;
провести отладку компьютерной программы и тестирование роботизированной системы.

Оглавление

Научная статья

1.Введение-------------------------------------------------------------------------------стр.4

2.Теоретическая часть-----------------------------------------------------------------стр.5

3.Техническая часть-------------------------------------------------------------------стр.7

4.Заключение----------------------------------------------------------------------------стр.9

5.Список использованной литературы---------------------------------------------стр.10

Приложение I----------------------------------------------------------------------------стр.11

Приложение II---------------------------------------------------------------------------стр.12

Приложение III--------------------------------------------------------------------------стр.13

«Робот-комплектовщик»

Автор: Гладышева Лада Вячеславовна, 4а класс, учебное объединение «Робототехника Лего»

ЯНАО г. Надым, МОУ ДО «Центр детского творчества»

Научная статья

Введение

С незaпaмятных времен жители Земли пытались изучaть Луну — ближaйшего планетного соседа. Об этом свидетельствуют древние обсерватории там, где обитали когда-то разные цивилизации: в Великобритaнии, в Мексике, в Южной Америке. Кроме естественного спутника Земли они пытались больше узнать также о ближайших соседях — Меркурии, Венере, Марсе, Юпитере и Сатурне. Самый близкий сосед – Лунa, которая является ярким объектом ночного неба. В настоящее время этот естественный спутник хорошо исследован как людьми, так и искусственными спутниками, вращающимися вокруг.

При первом же взгляде на Луну можно видеть две разных части — темные, неправильно называемые морями (с водой и морем они не имеют ничего общего), и светлые — мaтерики, которые занимают 80 % поверхности Луны. Мaтериaл, обрaзующий обе части, отличается химическим и минералогическим составом. Следует заметить, что на противоположной стороне Луны находятся только светлые, материковые горные породы. Поверхность Луны усеяна разного размера кратерами.

СССР не запускал космонавтов на спутник, но проводил изучение Луны с помощью двух радиоуправляемых самоходных аппаратов, «Луноход-1» в ноябре 1970 г. и «Луноход-2» — в январе 1973 г. «Луноход-1» проработал 10,5 месяцев, «Луноход-2» — 4,5 месяца.

Изучение Луны показало, что она имеет слоистое строение, горные породы на её поверхности иные, чем внутри.

Исследование Луны позволило сделать вывод, что это тело, которое развивалось совершенно самостоятельно, как Земля или любая другая планета. Изучение образцов лунной поверхности и почвы позволили людям объяснить некоторые черты метеоритов, бывшие до того времени неясными. Именно благодаря тому, что люди привезли на Землю образцы лунной поверхности, они могут теперь принимать данные, посылаемые автоматическими станциями. Расшифровывая данные можно изучать влияние вулканической деятельности, в результате которой возникла газовая оболочка нашей планеты, а также вся поверхностная вода в виде гидросферы Земли.

В результате изучения специальной литературы у меня появилась идея сконструировать робота, который будет собирать и распределять по специальным резервуарам образцы с лунной поверхности, производить комплектацию образцов и доставлять их в пункт назначения с помощью механизированной вагонетки. [URL: 1]

Теоретическая часть

2.1. Краткие теоретические сведения о базовом конструкторе Lego Mindstorms EV3

Мой робот – комплектовщик разработан на основе базового набора LEGO® MINDSTORMS® Education EV3. Базовый набор EV3 включает в себя 541 элемент, в том числе микрокомпьютер EV3, 3 сервомотора, 5 датчиков (гироскопический, ультразвуковой, датчик цвета и 2 датчика касания), перезаряжаемый аккумулятор и соединительные кабели. [URL: 2] Данный набор использовался мною как основной инструмент при создании данного технического проекта. Для программирования устройств я использовала графическую среду программирования Mindstorms Education EV3. Язык программирования системы EV3, именуемый EV3-G, - это графический язык, который является не только простым, но достаточно мощным.

Рис.3 Скриншот программы управления

Связь между роботом и вагонеткой происходит за счет использования в моделях датчика цвета и двух блоков управления через Bluetooth.

2.2. Описание блоков управления в программном обеспечении EV3 датчиками и маленьким сервоприводом

Блок «Средний мотор» управляет средним мотором. Можно включать или выключать мотор, управлять его уровнем мощности или включать мотор на определенное количество времени или оборотов. В режиме «Включить» происходит включение мотора, затем происходит немедленный переход в следующий блок программы. [URL: 2] Я могу управлять скоростью и направлением мотора при помощи ввода «Мощность».

Блок датчика касания получает данные от датчика касания. Я могу проверить, в каком состоянии находится датчик касания – «Нажатие», «Освобождение» или «Щелчок», и получить логический вывод (истина или ложь).

Блок датчика цвета получает данные от датчика цвета. Я измерила яркость света и получила числовой вывод. Кроме того, я могу сравнить данные датчика с входящим значением и получила логический вывод (истина или ложь). В моей модели датчики цвета выполняют роль распознавателя предметов.

Техническая часть

Мой робот оснащен гусеницей, с помощью которой способен передвигать предметы, попутно подсчитывая их количество. А также он оснащен датчиками цвета, для передачи получаемых данных в центр управления роботом. Чтобы производить сортировку образцов мы оснастили робота мотором, что позволяет облегчить процесс их комплектации.

Робот – комплектовщик, отсортировав нужные образцы лунных пород, отправляет их по конвейерной линии в специальный резервуар, который находится на механизированной вагонетке. Используемые датчики цвета помогают роботу определять тип предметов, их количество и признаки.

Преимуществом моего робота является безопасность, так как установка полностью автоматизирована (действует в соответствии с написанной программой для определенной местности и выполняемых задач) или может управляться дистанционно с пульта оператора.

Я решила последовать примеру мировых компаний и создать прототип устройства, способного доставлять заказы в пределах станции. Устройство механизированной вагонетки включает в себя: 2 больших мотора EV3, аккумулятор, пульт ДУ, датчик цвета, блок питания. Вагонетка позволяет доставлять заказ-образец от станции до пункта выдачи.

Алгоритм программы, которую выполняет робот-комплектовщик, может быть использован программой, написанной для промышленных машин.

Мною разработана виртуальная компьютерная модель программируемого робота в приложении Lego Digital Designer (Приложение III). Она может развиваться и модифицироваться, что позволяет применить её для решения новых практических задач в других областях жизнедеятельности.

4. Экономическое обоснование

№п/п	Наименование использованного материала, ресурса	Количество, шт.	Цена за 1 единицу, руб.	Общая стоимость, руб.
1	Конструктор LEGO Mindstorms Education EV3-базовый набор 45544	1	42100	42100
2	Ресурсный набор LEGO MINDSTORMS Education EV3	1	10000	10000
Итого:				52100

Общая стоимость проекта –52100 руб.

Общая экономическая выгода:

- в проекте использованы конструктор LEGO EV3;

-все использованные при конструировании детали можно приобрести в свободном доступе;

-данные устройства можно сконструировать самостоятельно в любой образовательной организации учащимися.

5. Вывод

- Изучила работу различных роботизированных систем, с учетом их особенностей, используемых при выполнении различных задач назначения;

- создала программируемые модели Робота–комплектовщика и механизированной вагонетки;

- разработала алгоритм и модули программ для технических устройств;

- провела отладку компьютерной программы и тестирование роботизированной системы.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В данной работе мною предпринята попытка разработать роботизированную систему, предназначенную для распределения и перемещения образцов с лунной поверхности. Основное назначение робота - комплектовщика – распределять образцы по размеру и цвету и перемещать их в специальный резервуар для образцов, находящийся на механизированной вагонетке. Робот-комплектовщик может управляться дистанционно астронавтами с базовой станции и автоматически выполнять часть функций. Одним из достоинств моего изобретения является разработка модели робота в приложении Lego Digital Designer, позволяющий комплектовщику модифицироваться под другие практические цели и задачи. Разработку механизма модификации можно использовать не только в роботе-комплектовщике, но и в других видах технических устройств. Например, робот-сортировщик, предназначенный для сортировки различных предметов (багаж, мусор, посылки и т.д.), на сортировку которых уходит много сил, средств и времени. Вторым достоинством разработки является дистанционное управление роботом. Все схемы сборки стандартные, но их можно реально применить не только в данной модели, но и в настоящем устройстве, изготовленном в заводских условиях.