Робот «Писарь Яшка»

Международный Фестиваль Робототехники

РОБОФИНИСТ

Программа: Свободная творческая категория (старшая)

Робот «Писарь Яшка»

Авторы: , 11 класс, , 8 класс, МОУ «Старошайговская средняя общеобразовательная школа №2» Старошайговского района Республики Мордовия.

Руководитель: , учитель физики и информатики МОУ «Старошайговская средняя общеобразовательная школа №2» Старошайговского района Республики Мордовия.

г. Санкт-Петербург, 2017 год.

Оглавление

1. Введение.        3

2. Основная часть        4

3. Заключение        11

1. Введение.

В последнее время в нашей жизни стали появляться удивительные машины — роботы, или сокращённо «боты». Большинство из них предназначены для самостоятельной (автономной) работы. За свой недолгий век роботы выполнили сотни сложнейших заданий и изменили жизни множества людей. И это только начало! По представлению фантаста Айзека Азимова к 2250 году нас будут окружать роботы. Они сильно изменят жизнь человечества, проведут воду в те районы, которые страдают от засухи. В наших домах будут находиться роботы-помощники, которые активно будут сосуществовать с людьми.

В настоящее время роботы не обладают искусственным интеллектом, но мы идём семимильными шагами к достижению этой цели. Появились машины, способные выполнять сложнейшие хирургические операции, которые зачастую не под силу самому человеку, исполнять инженерные задумки, помогать армии и полиции в трудных ситуациях, работать в космосе, помогать людям с ограниченными физическими возможностями или просто смотреть, видеть, учиться.

Во многих странах мира создаются организации, руководящие процессом привлечения инженерных кадров. В России крупнейшее подобное движение носит имя «программа РОБОТОТЕХНИКА», проводящее различные конкурсы и робототехнические фестивали.

Тема проекта: Робот «Писарь Яшка»

Актуальность. За последние годы успехи в робототехнике и автоматизированных системах изменили личную и деловую сферы нашей жизни. Мы выбрали эту тему потому, что было интересно собрать и «оживить» робота своими руками.

Цель работы: создать многофункционального робота на базе процессора EV3.

Задачи:

1.        сбор и изучение специальной литературы;

2.        создание модели робота на базе процессора EV3;

3.        программирование робота на базе процессора EV3;

4.        анализ полученных данных.

Гипотеза: конструктор LEGO MINDSTORMS EV3 является современным техническим средством для создания роботов школьниками. Данным роботом можно программно управлять для выполнения необходимых действий.

Проектным продуктом будет многофункциональный робот. Данный робот будет писать буквы и создавать из них слова. Этот продукт поможет достичь цель проекта, так как наглядно продемонстрирует возможности роботостроения для школьников.

План работы:

1.        выбор темы и уточнение названия;

2.        сбор информации;

3.        создание робота;

4. программирование робота;

5. проведение экспериментов и отладка программы;

6.        оформление письменной части работы и выводов;

7.        подготовка презентационных материалов.

2. Основная часть

Мы начали свою работу с того, что выбрали и сформулировали тему исследования. Потом мы приступили к изучению специальной литературы, с этой целью изучали публикации в Интернете на эту тему, посещали элективный курс по робототехнике. В результате изучения специальной литературы мы обобщили основные теоретические положения по робототехнике.

Экспериментальный этап нашей работы составил:

1.        сборка модели лего-робота;

2.        его программирование;

3.        тестирование модели лего-робота.

Создание робота.

Для выполнения поставленных задач робот должен удовлетворять определенным требованиям:

1. Робот должен уметь двигаться на плоскости в любом направлении.

2. Робот должен уметь поднимать и опускать фломастер.

3. Робот должен уметь поворачиваться на месте на любой угол.

4. Робот должен уметь определять необходимую букву для написания.

5. После написания буквы робот должен подготовится для написания следующей буквы.

Решение поставленных задач.

1. Для решения первой задачи будет использована базовая модель LEGO MINDSTORMS EV3. При этом микрокомпьютер устанавливаем перпендикулярно ходу робота для освобождения пространства между выводами серводвигателей на колеса.

2. С помощью среднего серводвигателя с использованием кривошипно-шатунного механизма робот будет поднимать и опускать фломастер.

3. Чтобы при поворотах фломастер находился на месте, механизм управления фломастером устанавливаем строго посередине между колесами робота. Для поворота на необходимый угол используем гироскопический датчик.

4. Для определения необходимой буквы будем использовать датчик цвета в режиме определения цвета. Данный датчик может определять семь цветов (синий, зеленый, желтый, красный, белый, коричневый и черный). Черный цвет не используем поскольку он часто идентифицируется с другими цветами, и робот рисует ошибочную букву. Каждому цвету присвоено целое число от 2 до 7 соответственно. Для написания всех букв русского алфавита используем комбинацию из двух цветов согласно кодовой таблице.

Кодовая таблица

№ цвета	2	3	4	5	6	7
цвет
Синий	Желтый	Желтый	Красный	Белый	Коричневый

Буква	№	1 Цвет	2 Цвет	Комментарий
А	22	Синий	Синий
Б	23	Синий	Зеленый
В	24	Синий	Желтый
Г	25	Синий	Красный
Д	26	Синий	Белый
Е	27	Синий	Коричневый
Ё	32	Зеленый	Синий
Ж	33	Зеленый	Зеленый
З	34	Зеленый	Желтый
И	35	Зеленый	Красный
Й	36	Зеленый	Белый
К	37	Зеленый	Коричневый
Л	42	Желтый	Синий
М	43	Желтый	Зеленый
Н	44	Желтый	Желтый
О	45	Желтый	Красный
П	46	Желтый	Белый
Р	47	Желтый	Коричневый
С	52	Красный	Синий
Т	53	Красный	Зеленый
У	54	Красный	Желтый
Ф	55	Красный	Красный
Х	56	Красный	Белый
Ц	57	Красный	Коричневый
Ч	62	Белый	Синий
Ш	63	Белый	Зеленый
Щ	64	Белый	Желтый
Ъ	65	Белый	Красный
Ы	66	Белый	Белый
Ь	67	Белый	Коричневый
Э	72	Коричневый	Синий
Ю	73	Коричневый	Зеленый
Я	74	Коричневый	Желтый
ПРОБЕЛ	75	Коричневый	Красный
ТОЧКА	76	Коричневый	Белый
77	Коричневый	Коричневый

5. Для отделения букв друг от друга после написания буквы робот перемещается на одну клетку, вправо соответствующую левому нижнему углу следующей буквы.

Формат написания букв:

Для выполнения всех действий, описанных выше, была создана программа на компьютере.  Затем, робот прошёл тестирование. После огромного количества проб и ошибок - нужная программа была разработана и успешно выполнялась роботом.

Фрагмент программы определения номера буквы:

Фрагмент программы выбора буквы:

Придумали роботу имя «Писарь Яшка» по мотивам сказки «Финист-ясный сокол».

А далее началась работа по оформлению проекта. Для этого была создана слайд-презентация, где была показана работа над проектом.

3. Заключение

Мы завершили работу тем, что провели тестирование созданной модели робота. Цели и задачи работы были выполнены. К сожалению, идеальные буквы не получались из-за непостоянного трения возникающего при движении робота. В современном мире любому школьнику по силам создать игрушечного робота. Благодаря датчикам, моторам и программному обеспечению робот оживает. Он может говорить, видеть, двигаться, чувствовать. В данной работе мы постарались показать это, создав робота. Гипотеза, что конструктор LEGO MINDSTORMS EV3 является современным техническим средством для создания роботов школьниками, подтвердилась.

Закончив работу над проектом, мы хотела бы сказать, что все запланированное выполнили. Работа над проектом показала, что робототехника - очень интересная и необходимая сфера технического творчества, актуальная и перспективная. Я планирую развивать тему создания и программирования роботов, создавая новые многофункциональные модели, на базе школьного конструкторского бюро. Планируется дальнейшее усовершенствование робота. Например, научить его выполнять арифметические действия.