Проектная деятельность. Робот-исследователь

Тема: Проект модели
робота-исследователя

Автор: Медведь Владимир


педагог-наставник:
Глущенко Лариса Ивановна

Содержание
 
Введение
Обоснование проекта
Цель и задачи
Объект и предмет исследования
Содержательная часть
Устройство и технические характеристики
Необходимое оборудование
Поэтапное выполнение работы
Программирование робота
Заключение
Список использованной литературы
Приложение

ВВЕДЕНИЕ
Современные роботы, созданные на базе самых последних достижений науки и техники, применяются во всех сферах человеческой деятельности. Люди получили верного помощника, способного не только выполнять опасные для жизни человека работы, но и освободить человечество от однообразных рутинных операций.
Роботы-исследователи предназначены для того, чтобы помогать людям, изучать и исследовать окружающий нас мир. Они помогают человеку в изучении подводного мира, изменений погоды и в целом климата, открывают месторождения полезных ископаемых, осваивают космические пространства.
Данный робот будет использоваться в научно-исследовательских центрах, станциях для поиска и изучения минералов в труднодоступных местах

Уникальность разработки
- Навигация в экстремальных условиях:
в ситуациях, когда робот останется вообще без связи (например, под землей или при поломке спутника). На этот случай разработана полностью автономная система навигации для беспилотных устройств.
Усовершенствованная обратная связь сенсоров.
Робот, захватывая объект, детально сообщает оператору его цвет, вес, размеры, силу сжатия и т.д.
- Использование новых компьютерных технологий позволяют программировать более сложные траектории движения манипуляторов.
- Использование суперпрочных материалов, новых технологий при изготовлении робота: графен - супертонкий и суперпрочный материал, из которого можно производить исполнительные приводы роботов, новые аккумуляторы и т.д.
- Высокая проходимость в труднодоступных местах
- Энергоемкий (низкая степень энергозатрат)
- Уснащен специальными датчиками с большим порогом чувствительности, высокая скорость передачи данных.

Для передвижения в труднодоступных местах, например, пещерах, робот будет оснащен специальными вездеходными гусеницами, а так же ультразвуковыми датчиками (спереди и сзади), датчиком касания и датчиком цвета для определения нужного цвета минерала, и как уже было сказано выше, для захвата будет использоваться рука-манипулятор.
С помощью программной среды Lego Mindstorms EV3 составлена программа для робота-исследователя

Цель проекта
Сконструировать модель робота-исследователя, который выполняет поиск минералов определенного цвета и доставляет их на станцию ученых.
Задачи проекта
1. Подготовить необходимые материалы для сборки модели
2. Разработать схему сборки модели
3. Придумать механизмы, с помощью которых робот будет выполнять действия
4. Продумать какие датчики будут использоваться в модели
5. Сконструировать модель по созданному плану.
6. Создать программу для робота с помощью программного обеспечения Lego Mindstorms EV3
7. Провести испытания и доказать эффективность и надежность работы робота-исследователя
Объект исследования
действующая модель робота-исследователя
Предмет исследования
эффективное автоматизированное функционирование механизмов робота для поиска минералов определенного цвета и доставки их на станцию ученых.

Устройство и технические характеристики
Модель робота состоит из следующих основных частей:
Гусеничный механизм для передвижения
Рука-манипулятор для захвата минералов
Моторы электропривода: 3 больших мотора и 1 средний
Модуль EV3
Датчик цвета
Ультразвуковые датчики
Датчик касания
Необходимое оборудование
Персональный компьютер для программирования робота
Программное обеспечение Lego Mindstorms EV3
Наборы конструктора Lego Mindstorms EV3:
Базовый набор Lego Mindstorms EV3 45544;
Ресурсный набор Lego Mindstorms EV3 45560
Сервомотор большой EV3 (3 шт)
Сервомотор средний EV3 (1 шт)
Ультразвуковой датчик (2 шт)
Датчик касания (1 шт)
Датчик цвета (1 шт)
Модуль EV 3

Поэтапное выполнение работы
Конструирование руки-манипулятора для захвата минералов. Используем два мотора электропривода: большой выполняет функцию поднять и опустить руку-манипулятор, а средний предназначен для захвата.
Большой сервомотор крепим к порту С, средний сервомотор - к порту D на модуле EV3. Закрепляем конструкцию на модуле EV3

Конструирование гусеничного механизма.
Данный механизм работает с помощью двух больших сервомоторов, которые крепятся к порту А и В на модуле EV3.

Крепим ультразвуковые датчики, датчик касания и датчик цвета. Эти датчики выводим на порты 1,2,3,4 на модуле EV3

Программирование робота:
- Закрывается захват и поднимается рука-манипулятор
- Начинается движение вперед до тех пор пока впереди не появится объект (срабатывает ультразвуковой датчик)
- Снижает скорость и очень медленно приближается к объекту до момента касания (срабатывает датчик касания)
- Распознает цвет (датчик цвета): если цвет соответствует условию задачи (в программе задан белый), то отъезжает назад под расстояние руки-манипулятора и выполняется захват
- Затем разворачивается и едет на станцию с образцом (минералом)
- Когда оператор подойдет к роботу сзади не менее чем на 5 см (срабатывает ультразвуковой датчик), робот останавливается чтобы отдать образец.
- Если же цвет не соответствует задаче, то робот отворачивается и едет искать до тех пор пока не найдет нужный цвет.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ
Данный проект сможет стать бизнесом, т. к на сегодня очень актуальна добыча полезных ископаемых – минералов, которые широко используются в промышленности в свете последних достижений науки и техники, в инновационных проектах. Потенциальными партнерами данного бизнеса могут быть научные станции, институты, университеты и научно-исследовательские центры.
Мне понравилось работать над проектом. В будущем я мечтаю заниматься роботехникой, создавать полезные проекты и новые технологии, создавать роботов, помощников для людей.

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ
1. Овсяницкая Л.Ю. Курс программирования робота EV3 в среде Lego Mindstorms EV3. М.: Издательство «Перо». - 2016
2. Йошихито Исогава. Книга идей MINDSTORMS EV3. 181 удивительный механизм и устройство, М.- 2016
3. Лоренс Валк. Большая книга MINDSTORMS EV3. Полное руководство для начинающих, М.- 2016
4. Филиппов С.А. Робототехника для родителей и детей: Наука -2011.
5. http//: www.prorobot.ru