Проект «Робот- гоночная машина»

Робот «Гоночный автомобиль»

Проблема. В наше время высоких скоростей интернета, жизни, развития науки и техники, виртуальных игр, необходима связь с реальной жизнью, с дорогой, опасностью, автомобилями. Подростки выходят на улицу и переносят виртуальный мир в реальность. Ежегодно сотни детей попадают под колеса автомобилей, не замечая опасность. Мы решили собрать мечту любого мальчишки – гоночный автомобиль. И собрав автомобиль, мы изучим механизмы его работы, движения, и возможно станем осознавать ответственность за свою безопасность.

Актуальность темы: Подростки любят скорость, машины и многие из нас мечтают погонять на автомобиле. На права мы сможем сдавать через несколько лет, но освоить навыки вождения, ремонта машины и понять принципы ее работы уже можем сейчас. Поэтому для нас уметь собирать гоночный автомобиль и знать механизм работы его механических частей актуально. (фото 1, 2, приложение).

Объект исследования: робототизированное устройство «Гоночная машина».

Предмет исследования: зависимость скорости машины от изменения параметров работы и частей устройства.

Цель: создать робота – «Гоночный автомобиль», исследовать его движение.

Задачи

Изучить модели гоночных автомобилей.

Сконструировать модель робота «Гоночный автомобиль».

Создать программу для робота

Исследовать движение машины от изменения параметров.

Гипотеза: Скорость движения машины зависит от диаметра колес, ременной передачи и мощности настроек программы. Для определения скорости можно использовать разные методы.

Методы исследования: эмпирический и практический.

Основные методы создания – моделирование, конструирование и программирование модели с помощью конструктора LEGO MINDSTORMS ADUCATION и дополнительных датчиков.

Для создания модели робота использовалось:

LEGO Mindstorms Education

программное обеспечение LEGO NXT

Теоретическая часть

Практическая часть

Сборку робота мы начали с ходовой части, которая состоит из двух моторов

Затем собрали рулевое управление.

Дальше соединили 2 части и начала прокладывать провода

Затем подключили блок управления

В конструкции так же есть шестерёнки, увеличивающие скорость вращения задних ведущих колёс. Датчик цвета находится под гоночной машиной лего так,чтобы автомобиль мог совершать простые автономные операции , считывая цвет поверхности . Датчик может распознать 6 различных цветов , так что вы можете сделать автомобиль , который будет реагировать на различные цветные линии . Установленные на роботе датчики расстояния позволят двигаться по трассе не врезаясь в ограждения.

При сборке робота мы меняли колеса различного диаметра и установили, что робот двигается быстрее при большем диаметре колес. Ведомое колесо, следует устанавливать большего диаметра, тогда движение будет устойчивым. Скорость движения робота не должна быть высокой, так как в этом случае, датчики могут не сработать.

Мы измерили скорость движения «Гоночной машины».

При изучении темы «Скорость движения тела», имеем:

1. Скорость – это быстрота перемещения тела в пространстве;

2. Формула расчета скорости V = S/ t .

Проведем эксперимент по измерению скорости с использованием робота. С помощью программного обеспечения необходимо привести робота в движение. Подаем нужное значение мощности на моторы и задаем определенное количество оборотов. Таким образом, робот проедет некоторое расстояние и остановится. Результаты представлены в таблице 1.

Таблица 1

Спидометр. Современный мир полон цифровыми приборами. Скорость движения автомобиля невозможно измерить линейкой и секундомером. Возникает вопрос – каким образом спидометр замеряет скорость движения автомобиля? Ее можно замерить по колесам, в автомобиле - по оси приводящей колеса в движение. С помощью геометрии всегда можно рассчитать длину окружности.

Длина окружности – это пройденный путь за один полный оборот колеса: L – длина окружности; d – диаметр колеса. Используем робота, замеряем диаметр колес робота. С помощью датчика вращения мотора робот получает данные о количестве сделанных оборотов. Один оборот = 3600 и так как колесо может сделать не полный оборот, а повернуться на n0 формула пройденного колесом пути примет вид:

L= п* d * n/360

L – длина окружности; d – диаметр колеса; n– градусы на которые повернулось колесо.

Внутри программы используем таймер. Каждую миллисекунду датчик вращения мотора считывает количество градусов, на которое повернуло колесо. По формуле пройденного колесом пути рассчитываем расстояние и делим на значение таймера в каждый момент времени. Таким образом, выводя данные на экран можно наблюдать значение скорости, с которой двигается робот. (фото 3, 4, приложение).

Результаты представлены в таблице 2.

Таблица 2

Полученные значения записываем в таблицу. Значения, которые мы получили во втором опыте, не совпадают с первым. Разница полученных значений может быть обусловлена неточностью измерения линейкой, а также не синхронизированным включением секундомера и приведением робота в движение.

Радар. Современные технологии и законы физики позволили измерять скорость на расстоянии, с помощью радаров. Проект позволит понять принцип дистанционного измерения скорости и закрепить усвоенный материал. Используем ультразвуковой датчик расстояния. Датчик измеряет расстояние до предмета в любой момент времени. Устанавливаем контрольную точку, например, на расстоянии в 50 сантиметров прибор включает таймер и через пройдённый интервал времени вновь замеряет расстояние до предмета. Интервал времени может быть 1 секунда или 1 миллисекунда - это время, на который будет включен таймер. За это время, объект пройдет некоторое расстояние – разница между расстоянием до контрольной точки и расстоянием после выключения таймера.

s- расстояние от объекта до радара после выключения таймера; t- время работы таймера. (фото 5, 6, приложение).Результаты представлены в таблице 3.

Таблица 3

Вывод

Из конструктора можно создать автомобиль. Скорость движения машины зависит от диаметра колес, ременной передачи и мощности настроек программы. Для определения скорости можно использовать разные методы, но самым точным является радар.

(фото 7, приложение).

Приложение

Фото 1 Фото 2

Фото 3 Фото 4

Фото 5 Фото 6

Фото 7

Адрес публикации: https://www.prodlenka.org/metodicheskie-razrabotki/350535-proekt-robotgonochnaja-mashina