Научный проект. «Многофункциональный робот».

Семикина Снежана Сергеевна

ученица 8 «В» класса Коммунальное государственное казенное предприятие  «ДЕТСКИЙ ЭКО-ТЕХНОЦЕНТР «АКСУ»

Руководитель: Меланьина Арина Александровна

Скачать (PPTX, 799KB)

Коммунальное государственное казенное предприятие

«ДЕТСКИЙ ЭКО-ТЕХНОЦЕНТР «АКСУ»

 

 

 

 

 

 

Многофункциональный робот

 

 

 

 

 

Автор:   Семикина Снежана,  ученица 8 «В» класса

 

Руководитель: Меланьина Арина Александровна, учитель    информатики и робототехники

 

 

 

 

 

г. Аксу

2021 год

Оглавление

 

Абстракт…………………………………………………………………….3

Введение……………………………………………………………………5

 

I.Теоретическая часть:

1.1  Что такое робот? …………………….…………………………………5

1.2  История создания роботов ………………. . …………………….………6

1.3  Промышленный  робот ………………………………………………8

1.4  Виды роботов  …………………………………………………………………………… 9

 

II. Практическая часть:

2.1 Какими характеристиками должен обладать наш  много-функциональный  робот ………………………………………………………………….10

2.2 Создание модели  на основе   LegoEV-3 Mindstorms…………………11

2.3  Проведение опытов…………………………………  …………………. 11

 

III. Заключение……………………………………………………………….15

Список литературы ……………………………………………………..   16

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Абстракт  к   научной   работе «Многофункциональный робот»
Цель работы:   создать концепцию «многофункционального  робота» для исследований тех мест, где не сможет пройти человек.
Задачи:

1.    Изучить существующие тенденции по истории создания роботов  и  развития робототехники.

2.    Создать многофункциональный робот с дистанционным управлением

3.    Провести опыты и исследования над роботом.

Методы исследовательской работы:

1.    поисковый (сбор информации по теме);

2.    исследовательский (проведение опытов, испытаний);

3.    практический (создание многофункционального  робота);

4.    применение  ИКТ (создание презентации).

Гипотеза: данная  работа предлагает создание концепции многофункционального робота, который может исследовать окружающую среду в нужной и труднодоступной  для человека местности.

Актуальность: в данное время вопрос экологии стоит на первом месте во всём мире, и подобные проекты помогут продвинуться в ответе над данным вопросом. Развитие робототехники происходит постоянно. С момента своего появления полвека назад, роботы прошли путь от примитивных механизмов до сложных эффективных устройств, во многом превзойдя по своим возможностям человека. В ближайшие десятилетия всё более совершенные роботы станут незаменимыми помощниками людей и смогут взять на себя обеспечение большей части потребностей цивилизации. В своем ежегодном Послании народу Казахстана Глава государства Нурсултан Назарбаев обратил внимание на необходимость развивать в стране отрасли робототехники и генной инженерии.
В настоящее время, развитие робототехники включено в перечень

3

приоритетных направлений технологического развития в сфере информационных технологий, которые определены Правительством РК.

Этапы:

1.    Изучение  литературы, сбор  информации  по данной теме.

2.    Обобщение  и анализ полученной  информации.

3.    Анализ будущих характеристик робота.

4.    Составление  плана работы над проектом.

5.    Создание модели

6.    Практическое  исследование опытами, обработка  данных  и  анализ результатов  проведенных  исследований

7.    Выводы

Новизна темы: в своей работе я  предлагаю концепцию, суммирующую все принципы многофункционального робота.

Практическая значимость: данные проекта, полученные в результате исследований, могут применяться для исследования экологической обстановки в недоступных для человека местах,  а также  для изучения на уроках физики,  робототехники,  познавательных  кружках и спецкурсах  в учебных заведениях.

Роботы позволят обойти еще и такое важное явление в современном мире, как падение стимулов к труду при достижении определенного уровня благосостояния. В отличие от человека, робот безразличен к таким факторам.

 

 

 

 

 

 

4

 

ВВЕДЕНИЕ.

В двадцать первом веке сфера робототехники активно внедряется в нашу повседневную жизнь. Мне стало очень интересно попробовать себя в роли инженеров-изобретателей. Я поставила перед собой цель сделать многофункционального робота, способного  осуществлять фото, и видео съемку в  недоступных для человека местах.

В своем проекте я поставила цель интегрировать современные технологии в область экологии.

Цель моего проекта – продвижение в ответе, по вопросу экологии.

I. Теоретичесая часть.

1.1. ЧТО ЖЕ ТАКОЕ РОБОТ?

Ро́бот (чеш. robot, от robota — «подневольный труд») — автоматическое устройство, предназначенное для осуществления различного рода механических операций, которое действует по заранее заложенной программе.

Робот обычно получает информацию о состоянии окружающего пространства посредством датчиков (технических аналогов органов чувств живых организмов). Робот может самостоятельно осуществлять производственные и иные операции, частично или полностью заменяя труд человека. При этом робот может как иметь связь с оператором, получая от него команды (ручное управление), так и действовать автономно, в соответствии с заложенной программой (автоматическое управление).

Назначения роботов могут быть самыми разнообразными, от увеселительных и прикладных и до сугубо производственных. Внешний вид роботов также может быть каким угодно, хотя нередко в конструкциях узлов заимствуют элементы анатомии различных живых существ, подходящие для выполняемой задачи.

5

1.2.  ИСТОРИЯ СОЗДАНИЯ РОБОТОВ.

Хотя как выяснилось, идея создания роботов совсем не нова, как может показаться. Андроиды пришли к нам из древних мифов: это Галатея – статуя женщины, оживленная ее творцом Пигмалионом; это Кадм который, засеял поле зубами дракона, чтобы вырастить армию солдат; Рис.1    это глиняный гигант Мисткальф, созданный троллем Рунгнером для схватки с богом Тором.

В 1495 году Леонардо да Винчи спроектировал механического рыцаря   Рис.1

Но лишь в 18 веке появились первые заводные механизмы, подражавшие живым существам. Французский математик Жак де Вокансон в 1727 году открыл мастерскую

и начал конструировать различные механизмы.Самые известные – это медные утки, которые порхали, били крыльями, клевали           Рис.2

рассыпанный корм (рис2); и механизм — фигура в рост человека, который играл на флейте.

Иван Петрович Кулибин в 1769г построил в течении трех лет яичную фигуру –универсальные часы. Часы

давали театрализованное представление и играли музыку.

Рис.3

 

6

Без робота Sojourner (Соджорнер- марсохрд) наши знания о Марсе были бы намного более скудными. Этот агрегат в 1997 году высадился на поверхность планеты и передал на Землю огромное количество фотоснимков.

В 1960 году были созданы первые многофункциональные самоходные платформы для сбора все тех же радиоактивных материалов, а в 1970 году после окончания Лунных программ США и СССР появились аппараты для обезвреживания взрывоопасных предметов, например — сверхлёгкий мобильныйробот МРК-01 МГТУ им. Баумана Робот  PaPeRo компании  NEC, помимо чисто бытовых функций, умеет говорить. Этот робот знает более 300 фраз, а распознает и того больше.

Но больше всех умеет разработка компании Sony — собачка Aibo   (яп. 愛慕 айбо означает «любовь»). Она способна узнавать своего хозяина, реагировать на команды, ласку. Aibo имеет четыре стадии взросления: младенчество, детство, юность и зрелый возраст. Собачка умеет бегать, прыгать, потягиваться, играть в футбол и танцевать.

7

1.3 ПРОМЫШЛЕННЫЙ РОБОТ — предназначенный для выполнения двигательных и управляющих функций в производственном процессе манипуляционный робот, т. е. автоматическое устройство, состоящее из манипулятора и перепрограммируемого устройства управления, которое формирует управляющие воздействия, задающие требуемые движения исполнительных органов манипулятора. Применяется для перемещения предметов производства и выполнения различных технологических операций.

В литературе на русском языке получило распространение следующее определение промышленного робота, взятое из ГОСТ 25686-85: это — «автоматическая машина, стационарная или передвижная, состоящая из исполнительного устройства в виде манипулятора, имеющего несколько степеней подвижности, и перепрограммируемого устройства программного управления для выполнения в производственном процессе двигательных и управляющих функций». В промышленности, впрочем, наряду с манипуляционными роботами, получившими наибольшее распространение, используют также мобильные (локомоционные), информационные, информационно управляющие, комплексные и другие виды промышленных роботов.Промышленные роботы обычно являются одним из компонентов автоматизированных производственных систем, применяемых в гибком автоматизированном производстве , которые при неизменном уровне качества позволяют увеличить производительность труда в целом. Экономически выгодно использо-вание промышленных роботов совместно с другими средствами автоматизации производства (автоматические линии, участки и комплексы).

8

1.4 ВИДЫ РОБОТОВ. В настоящее время современные роботы, применяются во всех сферах человеческой деятельности. Люди получили верных помощников, способных не только выполнять опасные для жизни человека работы, но и освободить человечество от однообразной и рутинной работы. Предлагаем вашему вниманию пять наиболее популярных и востребованных роботов:

•Человекоподобные роботы – они способны имитировать человеческие чувства: осязание, слух, речь, зрение. Так же они могут демонстрировать одежду, оказывать услуги по уходу за пожилыми и недееспособными людьми.

•Если у вас есть большой газон, и вам совершенно некогда за ним ухаживать, робот газонокосилка поможет вам повысить качество, как своего газона, так и своего образа жизни .

•Мытье окон – работа необходимая, но не самая приятная, а местами даже опасная, если речь идет о высоких этажах.Сегодня уже создан многофункциональный робот для чистки окон и стекол.  Мощный вакуумный двигатель удерживает его почти на любой вертикальной или горизонтальной поверхности. Также он может чистить кафельные стены и полы и зеркала.

•Очень популярны роботы, которые могут летать над землей и осуществлять фото, и видео съемку.

•Еще один незаменимый робот помощник, это робот-качалка, который повторяет движения мам, укачивающих малышей на руках – будучи не рядом, вы можете быть уверенны, что ваш малыш спокойно уснет.

•Огромной популярностьюсейчас пользуются роботы-уборщики, представляющие собой, по сути, автоматические пылесосы, способные самостоятельно прибраться в квартире и вернуться на место для подзарядки без участия человека.

 

9

II. ПРАКТИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ.

2.1.  Какими характеристиками должен обладать наш  многофункциональный  робот:

1.    Хорошая проходимость

2.    Относительно небольшие размеры и масса

3.    Наличие  дистанционной камеры

4.    Дистанционное управление роботом

5.    Для того чтобы робот обладал хорошей проходимостью нужно использовать понижающий редуктор и гусеницы.

6.    Чтобы робот обладал небольшими размерами и массой, я буду использовать конструктор LegoEV-3 Mindstorms, данный конструктор компактный и сделан в основном из очень крепкой пластмассы.

7.    Для того чтобы робот обладал дистанционной камерой, я присоединю к нему телефон с заранее установленной и запущенной программой «RoboCam», данная программа обеспечивает дистанционное управление камерой

8.    Для дистанционного управления я буду использовать программу «RoboCam», как было написано раннее, данная программа обеспечивает дистанционное управление роботом.

 

 

 

10

 

 

 

2.2.        СОЗДАНИЕ МОДЕЛИ НА ОСНОВЕ  LegoEV-3 Mindstorms

Составляющие робота:

– Мини-компьютер

– 2 больших мотора с понижающим редуктором для движения гусениц.

– Эко-датчик

– Смартфон

– Детали корпуса

 

2.3 ПРОВЕДЕНИЕ ОПЫТОВ

1.    По результатам первого опыта, было выявлено что у робота не очень большая скорость, но неплохая мощность, что и следовало ожидать.

2.    По результатам второго опыта, было выявлено что робот имеет массу (1200 г), длину 32 см, ширину 19,5 см и максимальную высоту 26 см.

3.    По результатам третьего опыта, было выявлено что у робота плохая дальность действия, примерно 10 м

 

 

 

 

11

 

 

 

 

 

 

12

 

 

 

 

 

 

 

 

 

13

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

14

III.  ЗАКЛЮЧЕНИЕ.

В наши дни робототехника применяется абсолютно во всех областях и профессиях: в промышленности, в медицине, на войне и даже в космосе, роботы помогают нам по дому, а возможно в будущем и заменят многие профессии человека вообще.

В ходе наших    исследований, я хотела показать, что изготовление робота очень интересный, увлекательный и познавательный процесс. Над созданием роботов трудятся настоящие ученые и инженеры, но каждый школьник может придумать дизайн одного из них.

Занятие робототехникой развивает навыки информатики, математики, технологии, физики, умение объемно видеть предмет и творческие способности. Во многих школах уже появляется данное направление, как дополнительные занятия, но я  считаю, такой предмет должен быть  в каждой школе, он очень полезен, ведь за инженерами, программистами, технологами – будущее нашей страны.

Как сказал Президент РК Н.А. Назарбаев: «Уже в школе дети должны получить возможность раскрыть свои способности, подготовиться к жизни в высокотехнологичном конкурентном мире».

Я очень хочу, чтобы мое увлечение стало в жизни помощником в выборе профессий, но я знаю, что навыки, приобретенные при занятиях робототехникой, пригодятся мне в дальнейшем и в учебе, и в работе.

Таким образом, моя модель многофункционального робота показала себя вполне неплохо, конечно есть минусы, но это только  моя первая модель. В будущем я планирую улучшить характеристики моего робота, добавить новые функции и улучшить старые. Так же я планирую перенести мой проект с LegoEV-3 Mindstorms на Arduino, т.к на данная платформа не предоставляет  всех тех возможностей, которые мне нужны для дальнейшего улучшения робота.

15

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ:

1.Макаров И. М., Топчеев Ю. И.  Робототехника: История и перспективы. — М.: Наука; Изд-во МАИ, 2003.

2.Детская энциклопедия. Техника будущего., М; изд.Литера, 2007 г.

ИНТЕРНЕТ  РЕСУРСЫ:

1.http://roboreview.ru/nauka-o-robotah/istoriya-razvitiya-robototehniki.html – история развития робототехники

2.http://robot-ex.ru/ru/newscontent/razvitie-robototehniki-v-budushchem – развитие робототехники в будущем

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

16

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *

Этот сайт использует Akismet для борьбы со спамом. Узнайте, как обрабатываются ваши данные комментариев.