Одним из ведущих направлений современной прикладной науки является робототехника. По всему миру проводятся конкурсы и состязания роботов для школьников и студентов. Лидирующие позиции в области школьной робототехники на сегодняшний день занимает фирма Lego (подразделение Lego Education) с образовательными конструкторами серии Mindstorms, Fischertechnik.
Робототехника – это прикладная наука, занимающаяся разработкой автоматизированных систем. Она опирается на такие дисциплины, как механика, физика, электроника, математика и информатика. Использование Лего – конструкторов в образовательной деятельности повышает мотивацию обучающихся к обучению и помогает достичь следующих образовательных целей:
коллективная выработка идей;
развитие словарного запаса и навыков общения при объяснении работы модели;
проведение систематических наблюдений и изменений;
Робот EV3 с клешнёй собирает предметы
логическое мышление и программирование заданного поведения модели;
установление причинно-следственных связей;
написание и воспроизведение сценария с использованием модели для наглядности и драматургического эффекта;
экспериментальное исследование, оценка (измерение) влияния отдельных факторов;
анализ результатов и поиск новых решений.
Одним из самых распространенных видов роботов являются роботы-манипуляторы. Для знакомства с конструкцией манипулятора школьникам можно предложить собрать робота с клешней [2], который может помочь в уборке помещения (рис. 1). Этот робот умеет не только хватать, но и приподнимать предметы. Например, убирать игрушки в определенное место.
Рис. 1. Робот с клешней
В данном проекте робот выполняет следующие действия по схеме (рис. 2):
После старта робот «делает зарядку» – разминает клешню.
После зарядки робот сканирует пространство перед собой на расстоянии до 30 см., поворачиваясь на угол от -90 до +90 градусов (0 градусов – это стартовое положение).
Если предмет обнаружен, робот подъезжает к нему хватает, едет обратно, разворачивается назад на угол -180 или 180, проезжает на 10 – 30 см. (первый раз на 30 см., второй — на 20 и третий — на 10) и бросает его. Затем возвращается назад.
Когда собрано 3 предмета, робот засыпает: программа останавливается.
Рис. 2. Схема движения робота
Для управления роботом нужна программа [1]. Данная программа пишется в среде программирования LEGO MINDSTORMS Education EV3 (приложение 1). Вначале были созданы шесть вспомогательных блоков: Grab, Throw, Turn, FindObj, FindEndOfObj, TurnTo. Каждый из блоков отвечает за определенное действие. Данные блоки были включены в итоговый вариант программы.
В данной работе был рассмотрен один из вариантов робота – помощника робот с клешней. Эту модель робота можно использовать в реальности, в различных сферах деятельности (сфера обслуживания, грузоперевозки, строительство и т.д.).
Робототехника позволяет разнообразить уроки информатики и других предметов, глубже изучить некоторые темы, позволяет раскрыть потенциал учащегося и помочь ему в дальнейшем с выбором будущей профессии. Вне зависимости от того, какой профессиональный путь изберет сегодняшний школьник в будущем, его работа так или иначе будет связана с использованием новейших технологий.
Демонстрационная программа для робота с клешней [Электронный ресурс]. URL: http://www.proghouse.ru/component/jdownloads/finish/4-razrabotki/39-demonstratsionnaya-programma-dlya-robota-s-kleshnjoj?Itemid=0
Инструкция для сборки робота с клешней [Электронный ресурс]. URL: http://www.proghouse.ru/component/jdownloads/finish/5-distributivy/38-instruktsiya-dlya-sborki-robota-s-kleshnjoj-iz-konstruktora-lego-mindstorms-ev3?Itemid=0
Никитина Т.В. Образовательная робототехника как направление инженерно-технического творчества школьников. – Челябинск: Изд-во Челяб. гос. пед. ун-та, 2014. – 169 с.
Тарапата В. В. Пять уроков по робототехнике //Информатика: Первое сентября.-2014.-№11.-С.12-25
Программа движения робота с клешней
Источник: scienceforum.ru
Робот-уборщик с клешней
При ликвидации Чернобыльской аварии, чтобы не подвергать человеческую жизнь опасности, где только это было возможно, использовали роботов. Тогда Чернобыльская катастрофа стала самой настоящей проверкой на прочность советской робототехники, на тот момент одной из ведущих в мире.
Наиболее опасно во время ликвидации аварии было обследование одним из первых роботов-разведчиков резервуара внутри защитной оболочки реактора непосредственно под взорвавшимся энергоблоком, где мощность излучения достигала 15 000 рентген в час. Все роботы, созданные на тот момент, не подходили для работы в таких условиях. Человек же там был просто обречен. Нужны были простые конструкции, нацеленные на определенные конкретные задачи. [1]
Меня заинтересовал этот вопрос и я решил создать простого робота, который смог бы выполнять определенные конкретные задачи.
Обеспечение безопасности на производстве – это комплексная задача, которая играет все большую роль в жизни общества. Природные катаклизмы, техногенные аварии стали происходить чаще, а потому решение всё чаще приходится находить в сложных, порой экстремальных условиях.
Работа представляет собой инженерную мысль, которую я воплотил в виде робота-уборщика с клешнёй.
Суть идеи: сделать мобильного робота-уборщика, который будет нахозахватывать и перемещать предметы, например, бытовые и промышленные отходы по заданной программе без участия человека
Скачать:
 Проект |
818.91 КБ |
Предварительный просмотр:
Муниципальное бюджетное общеобразовательное учреждение
Городского округа Балашиха
«Средняя общеобразовательная школа №12»
II региональная научно-практическая конференция
«ПЕРВЫЕ СТУПЕНИ БОЛЬШИХ ОТКРЫТИЙ»
Секция «Роботы и автоматизированные системы»
Тема: «Робот – уборщик с клешней»
Автор работы: Жилетежев Кантемир, 3 класс
Научный руководитель: Когтева Марина Андреевна
Этапы реализации проекта………………………………..…………… 5
1. Подготовка к сборке……………………………..…………… 5
3. Написание программы……………………………………… 5
Список источников и литературы…………………………………..… 8
250 тысяч человек участвовали в ликвидации последствий аварии на ЧАЭС (Чернобыльской атомной электростанции) в первые два года. Людей возвращали из зоны при получении дозы в 25 рентген. Острая лучевая болезнь возникает при дозе больше в 4 раза. На крыше четвертого энергоблока такую дозу можно было набрать за несколько минут.
Я узнал, что при ликвидации Чернобыльской аварии, чтобы не подвергать человеческую жизнь опасности, где только это было возможно, использовали роботов. Тогда Чернобыльская катастрофа стала самой настоящей проверкой на прочность советской робототехники, на тот момент одной из ведущих в мире.
Наиболее опасно во время ликвидации аварии было обследование одним из первых роботов-разведчиков резервуара внутри защитной оболочки реактора непосредственно под взорвавшимся энергоблоком, где мощность излучения достигала 15 000 рентген в час. Все роботы, созданные на тот момент, не подходили для работы в таких условиях. Человек же там был просто обречен. Нужны были простые конструкции, нацеленные на определенные конкретные задачи. [1]
Меня заинтересовал этот вопрос и я решил создать простого робота, который смог бы выполнять определенные конкретные задачи.
В современном мире количество предприятий, перерабатывающих и хранящих опасные вещества, постоянно растет. Как обеспечить безопасность на предприятиях и прилегающих к ним жилых зонах с помощью современных технологий и робототехники?
Обеспечение безопасности на производстве – это комплексная задача, которая играет все большую роль в жизни общества. Природные катаклизмы, техногенные аварии стали происходить чаще, а потому решение всё чаще приходится находить в сложных, порой экстремальных условиях.
Работа представляет собой инженерную мысль, которую я воплотил в виде робота-уборщика с клешнёй.
Суть идеи: сделать мобильного робота-уборщика, который будет нахозахватывать и перемещать предметы, например, бытовые и промышленные отходы по заданной программе без участия человека.
Цель и задачи проекта
На основе микрокомпьютера EVE3, деталей конструкторов LEGO сделать мобильного робота-уборщик, который, для обеспечения безопасности, будет захватывать и перемещать предметы, бытовые и промышленные отходы, опасные отходы, предметы на производстве и после техногенных катастроф без участия человека.
- Составить план сборки робота-уборщика;
- Осуществить сборку робота-уборщика, захватывать и перемещать предметы, бытовые и промышленные отходы, опасные отходы, предметы на производстве и после техногенных катастроф без участия человека;
- Составить программу для корректной работы робота-уборщика;
- Провести апробацию робота-уборщика.
Этапы реализации проекта
1. Подготовка к сборке
- Для создания робота были использованы:
- Микрокомпьютер EVE3 (1 шт.);
- Моторы — 3 шт.;
- Датчики касания — 2 шт.;
- Датчик гироскопический – 1 шт.;
- Датчик расстояния — 1 шт.;
- Детали базового образовательного набора LEGO MINDSTORMS Education EV3 [2]
- Технология сборки робота:
- Используя детали конструкторов LEGO, собрал основание из двух моторов с колесами.
- Сделал механическую клешню.
- К клешне прикрепил несколько датчиков.
- Все датчики и моторы подсоединили к EVE3 [4,5]
3. Написание программы
Программа написана в среде программирования EVE3.[3]
Согласно программе, робот – уборщик с клешней самостоятельно, с помощью датчика расстояния ведет поиск объектов с целью их перемещения в заданное место. После обнаружения, робот возвращается на прежнее место, найденные объект он складирует в противоположном поиску месте. Чтобы не происходило столкновения со складируемыми объектами, робот помещает их на различных расстояниях.
Робот выполняет поиск, захват и складирование 3-х объектов, после чего уходит в режим сна.
В начале испытаний робот не смог справиться с поставленной задачей. Из-за неровностей поверхности датчик расстояния ошибался в расчетах, а гироскопический датчик неточно рассчитывал угол поворота. В процессе решения данной проблемы пришлось изменить данные программы в части радиуса действия. Оптимальным для поиска оказалось расстояние в 30 см.
Испытания робота – уборщика после некоторой доработки прошли успешно. Было собрано и перемещено, согласно программе, 3 предмета. По окончании работы, робот ушел в спящий режим и завершил программу.
В результате проекта был создан робот-уборщик с клешнёй, для обеспечения безопасности, который будет собирать, а так же производить эвакуацию бытовых и промышленных отходов, опасных отходов и предметов на производстве и после техногенных катастроф без участия человека.
Ссылка на демонстрацию работы робота:
С помощью робота-уборщика можно находить и перемещать предметы без участия человека, тем самым обезопасив людей от вредного воздействия различных веществ.
Роботы-уборщики, а также роботы-сортировщики являются востребованными помощниками, не только в городской среде, но и на промышленных предприятиях, где риск возникновения техногенной катастрофы намного выше.
Список источников и литературы
Источник: nsportal.ru
Робоинформ
Это портал о робототехнике, самые свежие и интересные сборки, программы и не только
Сборка робота с клешней ClawBot
ClawBot — этот робот с клешнёй умеет не только хватать, но и приподнимать предметы. И оба эти действия он делает с помощью всего одного мотора. А за счёт резиновых кончиков клешни, робот может приподнимать даже скользкие предметы. Ну и конечно, то, что робот схватил, он может перевезти на другое место. Для сборки необходим набор 45544.
- большие моторы — 2 шт.
- средний мотор — 1 шт.
- МПК — 1 шт.
- датчик расстояния ультразвуковой- 1 шт.
- датчик касания — 1 шт.
- гироскоп — 1шт.
Скачать инструкцию по сборке данного робота можно ниже
Источник: roboinform.wordpress.com