Проектная работа "РОБОТ

Муниципальное общеобразовательное учреждение
«Средняя общеобразовательная школа № 16»
Творческий проект
по Лего-конструированию
«Робот-няня»
Авторы: Бородин Александр,16 лет,
Матвеев Владислав,16 лет,
Верстов Андрей,16 лет
Тренер: Молчанова М.В.
МОУ “СОШ № 16” учитель технологии
г. Магнитогорск, 2011
Содержание
I. Введение
1.1 Актуальность темы
1.2 Цели и задачи
1.3 Основные требования к изделию
II. Поисково - исcледовательский этап
2.1 Историческая справка
2.2 Выбор модели
III.Технические характеристики проекта и принцип работы модели
3.1 Оборудование
3.2 Принцип работы модели и технические характеристики
3.3 Программы
3.4 Фотографии модели
IV. Заключительный этап
4.1 Итоги, выводы
4.2 Перспективы
I. Введение
1.1 Актуальность заданной темы
Забота о детях - обязанность любой матери, но что делать женщине в
современном мире, где она наравне с мужчиной стремиться к карьерному росту в
ущерб семейному благополучию? Мы решили создать из лего-конструктора прототип
робота-няни, функционирующую неподалеку от матери, когда та в другой комнате
выполняет те или иные обязанности по работе.
Многие компании мира усиленно работают над всевозможными моделями
робота-няни. Мы своим творческим проектом робот-няня хотим помочь решить эту
серьезную проблему: в эпоху эмансипации женщины до конца оставаться настоящей
матерью, верным помощником которой будет робот-няня.
1.2 Цели и задачи проекта
Цель:
Создать действующую модель робота-няни, помогающего ухаживать за
ребенком и выполнять работу по дому в то время, когда мама выполняет те или иные
профессиональные обязанности по работе.
Задачи:
1.Углубить знания по техническому конструированию, программированию.
Развивать логическое мышление, творческие способности, пространственное
воображение,
мелкую
моторику
рук,
усидчивость.Воспитывать
чувство
коллективизма, трудолюбие.
1.3 Основные требование к изделию
При разработке модели нашего робота мы предъявили к нему ряд требований:
1.Эстетические: робот должен быть оригинальным, напоминающим по
внешности и поведению няню-сиделку.
2.Эксплуатационные: для усложнения при сборке применяются два
взаимозаменяемых ультразвуковых датчика, робот должен быть прочным по
конструкции, так как работает по принципу погрузчика.
II. Поисково-исследовательский этап
2.1 Историческая справка.
Забота о детях - обязанность любой матери. Помощником-нянькой издревле
служила зыбка-люлька (рис.1 и рис.2), плетенная из сосновых дранок, подвешенная
на черёмуховых дужках.
Рис. 1 «Зыбка-люлька»
Рис.2 «Зыбка-люлька»
На смену ей пришла напольная люлька «Ванька-встанька», позже появилась
коляска на деревянных колесиках. В 18 веке плотницкое производство кроваток
приобрело массовую популярность, детская кроватка считалась роскошью, доступной
лишь элите и имела статус некой семейной реликвии. Начало 20 века - всплеск
популярности кроваток для новорожденных и поставка их на производственный
конвейер. Внешний вид и функциональные изыски кроваток-нянек для
новорожденных претерпели, значительную эволюцию к началу 21 века Японские
ученые разработали, не способного на ошибку и не требующего оплаты роботаняньку (рис. 3) включающего функцию укачивания новорожденного с музыкальным
сопровождением Компании NEC NTT Сувеr Solytions создали робота, который
способен играть и разговаривать с детьми, а также передавать, изображение ребенка
на сотовый телефон или компьютер родителя или воспитателя.
Рис.3 «Робот-няня»
Помимо этого робот-няня различает, в шумной среде голос ребенка. Управлять
его действиями можно при помощи сотового телефона находясь, на работе, в гостях у
друзей. Текстовое сообщение на персональный электронный адрес робот переводит
на язык команд, выбрав ключевые слов.
Рис. 4 «Робот-няня»
Рис. 5 «Робот-няня»
При проектировании домашних роботов-нянек основное внимание уделяется их
дружелюбному виду Большая работа над созданием андроидов, точно копирующих
мимику человеческого лица, проведена Дэвидом Хансоном из Техасского
университета в Далассе.
Череп робота обтянут полимерным материалом, по фактуре и свойствам,
напоминающим человеческую кожу (рис. 6). Роль глаз играют две видеокамеры.
Рис.6 «Робот-андроид»
Движениями отдельных частей лица управляют 24 элемента – аналоги лицевых
мышц, которые приводятся в движение миниатюрными электромоторами. Чтобы
подражать мимике человека используется специальное программное обеспечение.
Всего искусственное лицо может принимать 28 различных выражений - от простой
улыбки до злобной гримасы.
2.2 Выбор модели
При разработке проекта были рассмотрены несколько вариантов модели:
1.NXT находился в середине конструкции. Нам пришлось пересмотреть этот
вариант модели в связи с тем, что робот-няня выполняет функцию погрузчика и для
противовеса NXT разместили со стороны «спины» робота-няни.
2.Была проведена модернизация ходовой части робота, оснащена двумя
мощными сервомоторами, а так же применили гусеницы.
3.В доработке нуждался рабочий захватывающий механизм, выполняющий
функцию погрузчика. Для того чтобы «руки» поднимались и опускались плавно,
модель усложнили вспомогательной зубчатой передачей.
III.Технические характеристики
конструкции.
3.1 Оборудования
проекта
и
принцип
работы
Лего-
-Микрокомпьютер NXT
- Лего-конструктор – Набор «ПервоРобот: Индустрия развлечений» 9785, 9786
- Компьютер с программным обеспечением Windows xp
- Программное обеспечение Mind Storm NXT 2.0
- Самодельные игрушки (черепаха, конь)
3.2 Технические характеристики. Принцип работы моделей
Детали
Сервомотор
Передние колеса
Задние колеса
Гусеница
Шестеренка
NXT
Датчики
Комплектующие
Количество
3
2
2
2
4
1
4
Лего
Принцип работы конструкции
Основа работы робота-няни-принцип погрузчика, поднимающего и
опускающего на балках – «руках» предметы-игрушки, укачивающего ребенка. Эта
работа осуществляется за счет сервомотора. Вспомогательная зубчатая передача дает
возможность плавно поднимать и опускать предметы и ребенка. Мощная ходовая
часть осуществляется за счет двух сервомоторов и гусениц. Насаженных на четыре
колеса. Работу колес фиксируют закрепительные балки.
Для осуществления многофункциональной работы на роботе установлена
система датчиков:
-датчик света
-два ультразвуковых датчика
-датчик цвета
Через датчик света осуществляется определение границы круга, два
взаимозаменяемых ультразвуковых датчика находят объект. Когда робот поднимает
предмет в работу включается, второй ультразвуковой датчик. С помощью датчика
цвета осуществляется избирательное поведение робота, реагируя на красный, синий,
зеленый цвета робот-няня осуществляет определенные операции с предметами
(например, на зеленый цвет робот выносит предмет-игрушку за пределы круга, а на
красный цвет робот подвозит игрушку к другому предмету).
Робот-няня имеет задний рабочий привод гусениц, насаженных на четыре
колеса, что делает его более маневренным. Каркас робота состоит из балок, на
которые прикреплен сам погрузочный механизм. Важным связующим звеном каркаса
и ходовой части являются два мощных сервомотора.
3.3 Программы
Рис.7 «Движение в кругу с поиском предмета ультразвуковым датчиком»
Рис.8 «Движение в кругу. Рандом поворот и направление»
Рис.9 «Поиск предмета»
Рис.10 «Поиск ребенка»
Рис. 11 «Укачивание ребенка»
3.4 Фотографии модели
Рис. 11 «Действующая модель»
Рис.12 «Вид снизу»
Рис. 13 «Вид сбоку»
Рис.14 «Одежда робота-няни»
Рис.15 «Робот-няня»
Рис.16 «Робот-няня»
Рис.17 «Игрушки»
Рис. 18 «Апробирование модели»
IV. Заключительный этап
4.1 Итоги, выводы.
Наша модель – шаг в решении глобальной проблемы - Помочь остаться
женщине всегда работоспособной, обеспечивающей себя и младенца, при этом
оставаясь настоящей любящей матерью. Особую радость мы получили, когда
записали звуковое оформление робота-няни при укачивании ею младенца. Особую
радость мы получили, когда записали звуковое оформление робота-няни при
укачивании ею младенца. Неожиданно для себя мы столкнулись с проблемой – цвета
лучше реагирует на пластмассу, глянцевую бумагу, хуже - на трикотажную и
обычную ткань.
4.2 Перспективы
Мы видим большие перспективы развития роботостроения в создании роботовпомощников. Планируем в дальнейшем, продолжить, работу над модернизацией
робота-няньки, считаем, что наш пример привлечет в ряды любителей Лего конструирования большое количество единомышленников, что приведет к появлению
на свет разнообразных по конструкции роботов-помощников человека.