Проект по робототехнике

Отчет

о работе над проектом

«Робот -исследователь».

Авторы:

Гаврилов Данил, Павлюк Анастасия

3 класс, 9-10 лет

МОУ«С(К)ОШИ № 3»

Руководитель:

Беспалова С.А.

Магнитогорск

2016г

Введение

Вулканы – «окна» в глубины Земли. Извержения дают учёным сведения о составе, свойствах веществ, находящихся в земной коре на глубине в несколько десятков километров.

Изучение вулканов помогает открыть тайны образования полезных ископаемых. На вулканологических станциях исследователи ведут наблюдения за поведением вулканов, изучают лаву, выделяющиеся газы.

Благодаря этим исследованиям уже сейчас можно предсказать начало извержения вулкана и силу извержения, предупредить степень опасности и связанные с ним бедствия.

Мы попытались разработать робота нового поколения, которому можно будет поручать сложные задания по исследованию самых труднодоступных мест на нашей планете. Он будет спускаться в пустую трещину, из которой раньше текла магма, сможет взбираться на крутые склоны и даже подниматься по отвесным стенам. Такой робот – альпинист поможет в картографировании неактивных трещин. Он поможет учёным понять процесс движения магмы к поверхности и его последующего извержения.

Идеи, которые мы использовали для создания нашего робота

Лаборатория реактивного движения NASA (JPL) известна своими разработками космической техники. Но в этот раз ее инженеры создали робота для исследования самых труднодоступных мест на нашей планете.

 Исследователи из JPL сообщили об испытаниях VolcanoBot 1 на Гавайях. Они помогли небольшому роботу спуститься в неактивную трещину Килауэа – одного из самых активнодействующих вулканов на Земле.

 Мы не знаем, как именно извергаются вулканы. У нас есть модели, но они очень сильно упрощены. Этот проект должен придать им больше реализма, — говорится в сообщении JPL.

 Команда надеется, что робот поможет им создать трехмерную карту вулканического разлома, что ранее не представлялось возможным.

VolcanoBot 1 представляет собой двухколесного робота размером примерно 30 х 17 сантиметров. Робот имеет обратную связь. Его первый спуск в пустую трещину, из которой раньше текла магма, состоялся в мае прошлого года. VolcanoBot 1 опустился на глубину 25 метров. Исследователи надеются, что это не предел и, что он (или его последователь) сможет совершить более глубокий спуск.

Картографирование неактивных трещин поможет ученым понять процесс движения магмы к поверхности и ее последующего извержения.

Вы спросите, зачем NASA понадобились вулканы на Земле? Они могут многое рассказать планетарным геологам.

За последние годы NASA собрало множество снимков пещер, трещин и вулканических жерл на Марсе и Луне. Однако агентство до сих пор не обладает инструментами, необходимыми для их исследования. Отработка технологий на земных вулканах позволит заполнить этот пробел.

VolcanoBot предстоит еще много работы на Земле, прежде чем он будет отправлен в космос. В марте этого года вторая, более компактная версия VolcanoBot предпримет попытку спуститься еще глубже в трещину вулкана Килауэа.

Техники НАСА вскоре представят прототип устройства, отдаленно напоминающего робота TARS из голливудской киноленты Интерстеллар

Разработанный специалистами НАСА робот Super Ball Bot на сегодняшний день является одним из самых необычных и эффективных робототехнических проектов. Созданный с прицелом под задачи исследования других планет робот имеет так называемую тенсегритивную конструкцию, состоящую из нескольких прутков, связанных друг с другом тонкими металлическими тросами. 

Основным преимуществом тенсегритивных конструкций является способность к перераспределению возникающих нагрузок. Это достигается за счет того, что между отдельными элементами конструкции не существует никаких прочных и неподвижных связей. 

Super Ball Bot обладает всеми преимуществами такой формы, пишет DailyTech. Увеличивая или уменьшая натяжение отдельных соединительных тросиков, робот может изменять свою форму в очень широких пределах, от плотно упакованной "связки", до объемного и эластичного шара. "Мускулами" робота являются приводы, установленные на прочных металлических штырях, которые и являются основными элементами конструкции. 

Описание проекта «Роботы – вулканоботы»

Порядок работы над проектом:

1 этап. Подготовка.

Разработка концепции проекта – создание роботов – исследователей. Определение целей и задач проекта.

2 этап. Создание моделей (Гаврилов Данил, Павлюк Анастасия).

3 этап. Написание программ (Гаврилов Данил).

4 этап. Создание окружающей среды для исследования (вся команда).

5 этап. Обобщение полученных результатов (руководитель Беспалова С.А. ).

I этап.

Разработка концепции проекта.

Основная идея:

робот-спелеологбудет спускаться в пустую трещину, из которой раньше текла магма, сможет взбираться на крутые склоны и даже подниматься по отвесным стенам, брать пробы магмы, что поможет в картографировании неактивных трещин;

робот-манипулятор собирает и отправляет пробы на лабораторный анализ, который выполняет другой робот,

робот-лаборатория изучает пробы и записывает результаты.

Цель работы:

Создание моделей роботов, которые в перспективе могут быть использованы для исследования труднодоступных мест нашей планеты, а именно, расщелин, пещер, вулканов.

Задачи:

Изучить сведения о строении вулканов.

Проанализировать возможности датчиков lego.

Составить программы работы механизмов.

Разработать и собрать модели роботов.

Протестировать модели, устранив дефекты и неисправности.

Разработать и собрать макет окружающей среды, труднодоступной для исследования человеком.

Практическая значимость:

Исследование объекта, взятие проб магмы, анализ добытого материала и картографирование неактивных трещин, предсказание начала извержения вулкана и силы извержения, предупреждение степени опасности и связанные с ним бедствия на основе полученных результатов.

Технические характеристики:

конструкторы Лего (LEGOMINDSTORMS EducationEV3, LEGOMINDSTORMS EducationNXT, ресурсный набор):

датчик цвета - 1 шт.,

датчик касания – 2 шт.,

блок NXT – 2 шт.,

блок EV3 – 2 шт.,

мотор NXT – 3 шт.,

мотор EV3 – 5 шт.,

большие колеса – 12 шт.,

детали конструктора (оси, крепежи, балки и др.) – 120 шт.,

дополнительные материалы для макета окружающей среды парка (доска, пена).

II=III этап.

Создание моделей роботов «Вулканоботов».

Описание робота-спелеолога

Предназначен для подъема и спуска по вертикального поверхности.

Собран из конструктора LEGOMINDSTORMS EducationEV3 с использованием двух моторов, запускаемый линейным алгоритмом. Программа написана LEGOMINDSTORMS EV3. Робот должен быть утяжелен для лучшего вертикального перемещения.

Программа для робота

Описание робота-манипулятора

Предназначен для перемещения грузов, может захватить и переместить груз.

Собран из конструктора LEGOMINDSTORMS EducationEV3 с использованием трех моторов, двух больших и одного маленького, двух датчиков касания и цвета, с использованием зубчатых передач.

Программа для робота

Описание робота-лаборатории

Предназначен для сбора информации, анализа собранного материала, имитирует сканирование.

Собран из конструктора LEGOMINDSTORMS EducationNXT с использованием трех моторов, датчика касания.

Программа для робота

Используется линейный и циклический алгоритм.

IV этап.

Создание окружающей среды парка.

Для тестирования моделей роботов создали модель рельефа: макет горного массива с действующим вулканом и расщелиной.

V этап.

Обобщение полученных результатов.

Принцип работы машины:

Робот-вулканоботы работают в команде, сообща, каждый выполняет свою функцию. Слаженная работа этих роботов позволяет собрать информацию об окружающей среде, труднодоступной и опасной для человека: пробы земных недр из пещер и расщелин, магмы.

Достоинства такой команды роботов:

роботы не устают, способны непрерывно наблюдать;

передают полноценную, точную, объективную информацию;

позволяют вести эффективный мониторинг за уснувшими вулканами;

способны работать в труднодоступных и опасных местах для человека;

не нуждаются в постоянном контроле.

Заключение

Цель проекта достигнута: придуманы модели роботов-исследователей, которые могут работать в опасных местах для человека. Командой созданы модели роботов из деталей конструктораMINDSTORMS EducationEV3 и NXT и дополнительных материалов.

В программировании использовался линейный алгоритм, мы научились делать приложения, выгрузку файлов в Word.

Программы написаны в среде программирования – LEGO MINDSTORMS EV3.

В дальнейшем мы планируем усовершенствовать модели, добавить им запланированные функции: измерение температуры, атмосферного давления, влажности. Наша команда и далее будет продолжать работу над этим и другими проектами.

Список литературы

Азимов, А. Я, робот. Серия: Библиотека приключений. М: Эксмо, 2002.

Белиовская, Л.Г., Белиовский, А.Е. Программируем микрокомпьютер NXT в LabVIEW. М: ДМК Пресс, 2010.

Канивец, В. История робототехники: факты. 2008. http://www.liveinternet.ru

Филиппов, С.А. Робототехника для детей и родителей. - СПб.: Наука, 2011. 263 с.

http://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%A0%D0%BE%D0%B1%D0%BE%D1%82

http://www.prorobot.ru/

http://robosport.ru/

http://robotics.ru/

http://robot.paccbet.ru/

http://www.roboclub.ru/

Адрес публикации: https://www.prodlenka.org/metodicheskie-razrabotki/368149-proekt-po-robototehnike