Общие концепции построения роботов. Роботы при подготовке к проектам.

МАУДО «ЦДТ»

Общие концепции построения роботов.

Роботы при подготовке к проектам.

Подготовила: Ворошнина С.В.,

педагог дополнительного образования

пгт Фёдоровский

2025 г

В технике и техническом творчестве конструирование (от лат. construction – составление, построение) включает в себя такие понятия, как схема устройства, механизма или узла.

Конструировать – это означает строить, создавать новые механизмы, машины, сооружения. В процессе конструирования научные технические знания используются для создания новых устройств, машин, механизмов, приборов и их отдельных частей. В результате конструирования создается то, что приносит людям пользу.

Конструкциями называют сами машины, сооружения, отдельные узлы и их детали. Кроме того, понятие «конструкция» обусловливает и предусматривает взаимное расположение механизмов, узлов и деталей машины, способы их соединения, формы взаимодействия, включает требования к материалам, из которых отдельные части (элементы) конструкции должны быть изготовлены.

Робототехника на сегодняшний день является интенсивно развивающейся научно-технической дисциплиной, изучающей как теорию, методы расчета и конструирования роботов, их систем и элементов, так и проблемы комплексной автоматизации производства и научных исследований с применением роботов.

Робототехника – область науки и техники, ориентированная на создание роботов и робототехнических систем различного назначения.

Робототехника опирается на такие дисциплины как механика, электроника, программирование.

Робот — автоматическое устройство, предназначенное для осуществления производственных и других операций, обычно выполняемых человеком (иногда животным). Использование роботов позволяет облегчить или вовсе заменить человеческий труд на производстве, в строительстве, при рутинной работе, при работе с тяжёлыми грузами, вредными материалами, а также в других тяжёлых или небезопасных для человека условиях.

Существует много разновидностей роботов, они предназначены для выполнения различных задач. Прежде чем начать конструировать робота нужно сначала определиться с типом робота и с его спецификацией.

Для начала составьте перечень операций, которые должен выполнять робот, его структуру, то есть какие датчики будет использовать робот, какие исполнительные механизмы, каким образом будет происходить управление роботом, какие системы связи будут задействованы.

На рисунке представлена функциональная схема робота. В общем виде она включает исполнительные системы – манипуляционную (один или несколько манипуляторов), передвижения (транспортную), информационно-управляющую (микроконтроллер), сенсорную (датчики), дающую информацию о внешней среде и систему связи (Bluetooth, Wi-Fi, USB, IRLink) с оператором, а также с другими взаимодействующими с роботом машинами.

РОБОТЫ при подготовке к проектам.

ПРОБЛЕМА

·        Изучение материала

·        Идеи для решения проблемы

·        Создание рабочих вариантов робота с необходимым функционалом

·        Программирование

·        Испытание

·        Перемоделирование/перепрограммирование

При создании роботов следует учитывать определенные правила.

Основные правила при создании робота:

v    начинайте с малого;

v    продумывайте конструкцию всего робота в целом;

v    резкие движения не являются достоинством робота;

v    оберегайте ходовую часть от воздействий окружающей среды;

v    центр масс робота должен совпадать с его геометрическим центром;

v    чем быстрее работает робот, тем он выразительнее;

v    датчики должны обнаруживать объект на достаточном удалении от робота, чтобы он мог остановиться до того, как нанесет ущерб объекту или себе;

v    чем сложнее робот, тем больше он весит;

v    увеличение веса обременительно;

v    если в данный момент робот ничего не делает, то потреблять энергию он не должен.

LEGO Mindstorms EV3 – конструктор нового поколения, который может быть использован для проектирования роботов и робототехнических систем.

Машиной принято называть механическое устройство, выполняющее определенную полезную работу, связанную с процессом производства или преобразованием энергии. Во всякой машине имеется исполнительный (рабочий) орган, который приводится в действие машиной-двигателем через систему механизмов.

Механизмом называют определенную совокупность подвижных и неподвижных частей, которые обеспечивают передачу и преобразование движений и сил для выполнения машиной полезной работы.

Тела, входящие в механизм, называются звеньями. Звено может состоять из одной или нескольких неподвижно соединенных между собой деталей. В любом механизме кроме подвижных звеньев обязательно имеется неподвижное звено. Звено, движение которому сообщается за счет приложения внешних сил или моментов сил, называют ведущим, а звено, которому движение передается, называют ведомым. Так, в машинных тисках рукоятка — ведущее звено, подвижная губка — ведомое звено, а неподвижная губка вместе с корпусом образует неподвижное звено. Иногда механизмы имеют самостоятельное применение (преобразователи движения, такие как механизмы часов, арифмометров, тахометров и т. п. приборов), но чаще всего механизм является кинематической основой машины.

Таким образом, машину и механизм отличает от сооружения основной признак: при выполнении своего назначения элементы сооружения находятся в статическом состоянии, в то время как в механизме и машине отдельные части обязательно находятся в движении.

В то же время механизм от машины отличается тем, что механизм не предназначен ни для преодоления полезных сопротивлений (то есть для совершения полезной работы), ни, тем более, для преобразования энергии, в то время как машина именно эти функции и выполняет.