Методическая разработка проекта "Робот погрузчик"

Муниципальное казённое общеобразовательное учреждение  Даниловская средняя школа им. А.С. Макаренко Проект :  Робот «Погрузчик» Авторы проекта:  Долгалёв Владислав и      Быкадоров Максим.  Руководители проекта учителя высшей  квалификационной категории: Гончарова О.Б,  Лагутин В.Н. Даниловка 2017 год 1 Содержание. Общие сведения о проекте  …………………………………..  3 Введение   ………………………………………………………5 Создание робота.   …………………………………………….. 9 Перспектива. …………………………………………………..14 Литература:……………………………………………………. 15 2 Общие сведения о проекте: Робот «Погрузчик» Участники проекта: творческая группа учащихся: Долгалев Владислав ­ ученик10 «Б»  класса, Быкадоров Максим ученик 8 «А» класса. Типология проекта: научно­проектированный, информационный. Цели проекта:    создание прототипа робота – «Погрузчика» с помощью конструктора  LEGO NXT Mindstorms 9797;   управление им  с помощью смартфона, выступающего в роли пульта дистанционного управления.  Задачи:  • показать,  на основе конструктора NXT возможности  сборки  робота –  «Погрузчика». • Создать технологическую карту сборки робота средствами программы LEGO Digital Designer; • Дистанционное управление  роботом, через приложение NXT Remote Control,  установленном на смартфон; • Тестирование возможностей робота. Объект исследования: • конструктор LEGO NXT Mindstorms 9797,  • программа LEGO Digital Designer; 3 • • приложение NXT Remote Control, робот «Погрузчик» Сущность проекта: создание  робота «Погрузчика», исследование его возможностей.  Методы исследования: экспериментальный, частично – поисковый, репродуктивный,  исследовательский. Идея проекта:  Актуальность и практическая значимость данного проекта заключается в том, что  полученные знания становятся необходимой теоретической и практической основой  дальнейшего участия в техническом творчестве, выборе будущей профессии, в  определении жизненного пути.  Конечный практический результат проекта: 1.побуждение интереса к занятиям по робототехнике; 2.создание   робота,  выполняющего команды оператора. Этапы проекта: I  этап – подготовительный. Цель: проанализировать оборудование по робототехнике, с  целью выявления их возможностей; собрать информацию о значении роботов в  современном мире. II этап – конструкторский. Цель: создать робота и изучить возможности его дальнейших  модификаций. Создание технологической карты собранной модели. III этап – управление. Цель: управлять роботом с помощью приложения NXT Remote  Control установленном на смартфоне. 4 IV этап – заключительный. Цель: провести тестирование робота. V этап – перспектива. Цель: усовершенствование робота,  практическое применение. «Истинная цель просвещения не в том,   чтобы сообщить людям определенную сумму сведений по различным наукам,   а в том, чтобы пробудить в каждом  человеке творца,  духовно активную  личность, ­ и в этом счастье»  М.В. Ломоносов. Введение. В современном мире большое место в жизни человека начинают занимают роботы  которые стали неотъемлемой частью нашей действительности: мобильные телефоны,  планшеты, стиральные машины, пылесосы, микроволновые печи и т.д. Робототехника – это  естественное логическое продолжение техники как явления. Робот – это техническая система, способная замещать человека или помогать ему в  выполнении различных задач. По последним данным, сегодня в мире работают 1,5 млн. самых различных роботов.  Робототехника вошла в мир в 60­е годы XX века как одно из направлений машиностроения.       Её фундаментом были: 5  механика и вычислительная техника;  электроника и энергетика;  измерительная техника;  теория управления. Очень многие думают, что роботы созданы для замены человека, в какой­либо  опасной работе, другие думают о забаве, или же образовании. Техника облегчает, а часто  полностью заменяет тяжелый физический труд человека, экономит его время. Для этого  она должна обладать различными качествами: силой, мобильностью, прочностью,  интеллектом. Польза от использования роботов очевидна. Роботы могут использоваться для  решения широкого круга задач. Например, роботы могут использоваться для выполнения  монотонной рутинной работы. Способов использования роботов можно найти очень много. История появления первых роботов уходит в далекое прошлое. Первыми  автоматическими, помогавшими выживать человеку, стали ирригационные системы и  водоканалы. В I в н. э. Герон Александрийский придумал устройство, автоматически  поворачивавшее сцены храма. Первый манипулятор ­ изобретение можно записать на счет  Леонардо да Винчи, который разработал схему машущего крыла. Использование роботов: В промышленности. Самое широкое распространение в условиях современности получили промышленные роботы, которые участвуют в производственных процессах. Применение робототехники  связано с целым рядом факторов: • Большие требования к высокому качеству производимых работ; • Увеличение производительности труда; • Стремление к сокращению затрат на производстве; • Замена физического труда механическим. В быту. 6 В ближайшем будущем во всех домах появятся роботы­домохозяйки и роботы­ повара. Они будут выполнять все домашние хлопоты: готовить, убираться, пылесосить,  следить за чистотой. Роботы­газонокосилки Военные роботы: Не отстает от производства и военная область, так как в военных целях также  широко применяются роботы. Американские ученые до сих пор стараются создать киборга, который полностью заменил бы человека в военных целях. Но это еще разработки, и они  хранятся в строгой тайне.  Роботы саперы Школьный робот: 7 Первый робот NXT – робототехнический конструктор нового поколения.  Микрокомпьютер NXT снабженный входными портами для датчиков и выходными  портами для исполнительных устройств, делающий робота программируемым,  интеллектуальным, способным принимать решения. Будущее робототехники? К 2020 активно будут использоваться микророботы, размером в сантиметры и  миллиметры. Они будут использоваться в медицине, в сельском хозяйстве (как умные  сенсоры) и во многих других областях. Сейчас уже существуют микророботы, такой  компании как HEXBAG, но это только начало. В ближайшее время  получат  распространение первые нанороботы (наноботы), которые смогут выполнять строительство нужных структур из молекул и атомов – для производства практически чего угодно они  смогут использовать даже воду (состоящую из водорода и кислорода) и воздух  (содержащий азот, кислород и углерод в углекислом газе). Нанороботы смогут легко  создавать любые, самые сложные и совершенные материалы и продукты с абсолютной  точностью. Разумеется, они смогут создавать и свои собственные копии, так что их всегда  будет достаточно, чтобы выполнить любые задачи, которые поставит перед ними человек. Всё больше производственных операций будет роботизироваться. Использование  программируемого производства (custommanufacturing) потребует универсальных  мобильных роботов, способных выполнять заранее заданный набор операций на рабочем  месте, но и свободно передвигаться в пространстве. Скоро такие физически простые дела как работа аптекаря или библиотекаря в  книгохранилище будут отданы роботам. Сегодняшние автомобили значительно поумнели: они помогают водителям выполнять некоторые операции (сложная парковка, контроль за безопасностью, движение по шоссе),  но скоро они возьмут на себя весь процесс вождения. Чуть раньше мобильные роботы  появятся в транспортной отрасли (например, погрузочные) и горнодобывающей. Мы  увидим полностью автоматизированные логистические терминалы. Роботы будут всё  8 больше использоваться в медицине. В некоторых областях они уже могут работать более  эффективно, с большей точностью и меньшей вероятностью ошибки, чем доктора люди.  Роботизация повлияет на многочисленные сферы жизнедеятельности человека, коренным  образом изменив образ жизни человека. Вывод: Человечество остро нуждается в роботах,  которые могут без помощи человека:  тушить пожары,  выполнять спасательные операции во время стихийных бедствий,  устранять аварии на атомных электростанциях,  в борьбе с терроризмом.  Поэтому без роботов в современном мире уже не обойтись. Мы решили создать своего робота, которого можно  использовать для нужд человечества.  Создание робота. «Робот ­ погрузчик». Одним из наиболее востребованных видов погрузочно­разгрузочной техники по праву считаются погрузчики. Имеющие небольшие габариты, наделённые завидной мощностью,  они выступают незаменимым решением в условиях проведения работ на ограниченном  пространстве.  Робот погрузчик может применяться на производственных складах для расчистки  территории, перевозки и перевалки материалов и т.п.  Особенность робота­погрузчика выполненного из конструктора ­ хорошая  проходимость, за счёт использования гусеничного хода. Возможность управления роботом  дистанционно с помощью установки системы наблюдения.  Описание робота погрузчика Робот представляет собой самоходную погрузочно­разгрузочную машину, состоящую из 2­х модулей.  9 В переднем модуле располагается  грузоподъемник – «Рука». во втором модуле –  блок управления, движители и  блок наблюдения. В ходе проектной работы были сделаны следующие конструкции: Первая – самоходная тележка, управляемая со смартфона, была придумана и создана  нами самостоятельно путём проб и ошибок.  Технологическая карта сборки самоходной тележки была создана с помощью программы LEGO Digital Designer. Эту программу можно скачать с сайта  http://ldd.lego.com/ru­ru/   Для начала скачивания нажать соответствующую кнопку. После скачивания эту программу необходимо установить. После запуска программы выбираем пункты создать (или открыть, при продолжении работы) В ходе работы выбираются детали с панели инструментов и перемещаются на рабочую  область, устанавливаясь в соответствующие позиции. При установке  важно добиться  соединения элементов. Порядок выполнения действий при составлении технологической  карты на данном этапе не важен.  10 После завершения работы, мы получили следующую модель  Программа преобразует данную модель в последовательность действий при сборке  автоматически. Для этого необходимо активировать соответствующий знак 11 После чего на экране появится набор элементов используемых при проведении  конкретного этапа и последовательность действий, которые необходимо выполнять.   Переход между действиями осуществляется кнопками расположенными в верхней части 12 Любой желающий может воспользоваться нашей технологической картой сборки  робота, предварительно установив данную программу. Файл сборки находится в файле  робот самоходный.lxf (приложение к работе). Для управления тележкой  использовалось программное обеспечение NXT Remote Control, установленное на смартфоне. Программу NXT Remote Control можно скачать и установить на смартфон с Google Play.  Затем,  следует включить блютуз­соединение в роботе, на Микрокомпьютере NXT и в смартфоне. Затем, "приконектиться" к роботу с помощью соответствующей программы и выбрать наиболее удобный вариант управления.  Мы выбрали трёхмоторное, так как в данной модели  робота использовалось три сервопривода. 13 Вторая конструкция была снабжена системой видеонаблюдения, что позволяет управлять  роботом дистанционно. Модуль для крепления камеры смартфона разработан отдельно.  См файл крепление.lxf.  Третья конструкция – тележка с дополнительным съёмным модулем «рука ­  подъёмник». Инструкцию для создания данной конструкции мы взяли из интернета  см. файл 979695­robot arm.  Исследовав созданную нами модель мы пришли к следующим выводам:  Наш робот­погрузчик отличается большей маневренностью и проходимостью  Роботом можно управлять дистанционно. 14 В результате выполнения работы:  Мы  узнали  много интересных фактов и сведений о том, какие работы могут  выполняться на производстве роботами.  Возможности современных роботов и перспективы  робототехники.  В процессе проделанной работы удалось создать  робота­погрузчика с  дистанционным управлением, который можно использовать в производственных  целях.   Освоили  новую программу создания технологических карт LEGO Digital Designer, применив её к своей работе. Учащиеся 6 класса, после того как увидели возможности нашего робота, стали активно  посещать курс робототехники. Надеемся, что в скором времени, вы увидите новых  роботов. Перспектива. В процессе работы с роботом  у нас возник вопрос: Что робот может делать? Как  можно использовать нашего робота?  15 Созданного нами робота, при незначительных модификациях, можно использовать  для транспортировки небольших предметов из одного помещения в другое, для  регулировки и измерения климатических и других параметров в помещении.  При дальнейшем совершенствовании робота и оснащении его соответсвующим  оборудованием, он сможет тушить пожары, самостоятельно передвигаться  по заранее   неизвестной, реальной пересеченной  местности,  выполнять  спасательные  операции  во  время   стихийных бедствий, аварий атомных электростанций, в борьбе с терроризмом. Литература: • • Злаказова А.С. Уроки Лего­конструирование в школе: методическое пособие . – М.:БИНОМ, 2013 Тюгаева Е.В. Образовательная робототехника: конструирование и программирование:  Методические рекомендации, Екатеринбург, 2014 • Филиппов С. А. Робототехника для детей и родителей./ С. А. Филиппов–3­е изд. —  СПб.: Наука, 2013 • Копосов Д. Г. Первый шаг в робототехнику: практикум для 5–6 классов. /  Д. Г. Копосов, — БИНОМ. Лаборатория знаний, 2012, — 286с. • http://ldd.lego.com/ru­ru сайт с ПО LEGO Digital Designer 16