Результаты исследований обучающихся в проекте Конструируем роботов
Содержание
Авторы и участники проекта
- Участники группы конструкторов
Тема исследования группы
Создание робота наподобие лунохода
Проблемный вопрос (вопрос для исследования)
Как можно создать робот - луноход?
Гипотеза исследования
Мы считаем, что роботы-луноходы необходимы для изучения экосистемы спутника нашего зеленого дома, планеты Земля, а также они могут служить помощниками в освоении какой-либо деятельности на Луне. Роботы являются хорошими помощниками человечества во многих сферах, поэтому нам необходимо быть к ним ближе и развивать их для дальнейших научных и технических открытий.
Цели исследования
1. Выяснить какие есть конструкторы
2. Выполнить конструирование
3. Запрограммировать робота
4. Продемонстрировать своей группе
Результаты проведённого исследования
В первую очередь мы должны понять, что из себя представляет сущность робота. Что она в себя включает, из каких компонентов состоит, и какие функции выполняет.
Робот - 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 разнообразен по форме и содержанию, может быть каким угодно, хотя нередко в конструкциях узлов заимствуют элементы анатомии различных живых существ, подходящие для выполняемой задачи.
Одним из назначения роботов в наши дни является освоение космоса. Хорошим примером может служить робот-луноход.
Луноход - планетоход, предназначенный для передвижений по поверхности Луны. В более узком смысле луноход есть транспортное средство (транспортная платформа), предназначенное для передвижений по поверхности Луны. Луноход может управляться как дистанционно (например, с Земли), так и служить самоходным роботом. Луноход представляет собой установленный на самоходное шасси герметичный приборный отсек. Гермокорпус лунохода является основной частью конструкции и служит платформой для аппаратуры бортовых систем и её защиты от воздействия внешней среды. Гермокорпус выполняет также функции платформы для шасси и служит для крепления на нём элементов ходовой части. Корпус имеет форму перевёрнутого усечённого конуса с выпуклыми верхним и нижним днищем. С целью уменьшения массы корпус изготовлен из магниевых сплавов. Шасси лунохода было предназначено для перемещения аппарата по поверхности Луны. В состав шасси входят следующие агрегаты и подсистемы: ходовая часть, электрическая трансмиссия с индивидуальным полным приводом колёс, тормозная система, блок автоматики шасси, комплект информационно-измерительной аппаратуры. Система электропитания робота-лунохода, выполненная по схеме «солнечная батарея — буферная аккумуляторная батарея», обеспечивает питание всех бортовых систем постоянным током. На луноходе применены серебряно-кадмиевые аккумуляторные батареи ёмкостью 200 ампер-часов.
Чтобы начать базовое знакомство с роботостроением необходимо ознакомиться с существующими доступными инструментами, позволяющими произвести базовое конструирование робота. Такими средствами могут быть, например, микроконтроллер на базе Arduino, различные датчики (ИК датчик расстояния, ультразвуковой датчик расстояния, другие датчики в зависимости от требуемого функционала), пульт дистанционного управления роботом (если управление будет осуществляться за счет человека) или камера (если движение будет осуществляться самим роботом), сервопривод и шасси с колесами, батарейка. Корпус такого робота удобно собрать из различных деталей конструктора Lego, что дает простор для воображения при моделировании внешнего вида устройства.
Эти средства являются доступными для любого уровня знания робототехники, их легко освоить. Таким образом, в ходе проделанной работы, участникам будет не только интересно заниматься созданием своего робота, но и они успешно познакомятся с базами робототехники, работы с различными датчиками, основами программирования таких систем. В этой работе участники могут проявить фантазию и творческий подход.
Вывод
В результате проделанной работы мы не только познакомились с сущностью "робот", но и выяснили, что робота легко можно сделать, имея под рукой любой микроконтроллер на базе Arduino, набор простейших датчиков и соединительных проводов. Выполняя конструирование такой сложной системы, мы научились осуществлять подключение различных модулей к плате микроконтроллера, выполняющего роль компьютера, отвечающего за поведение и функционал робота. Произвели конструкцию простейшего робота, оформив его при помощи конструктора Lego. Также определились, какой способ управления будет у нашего робота: с помощью пульта дистанционного управления или камеры. Во втором случае пришлось бы реализовывать исполнение при помощи компьютерного зрения, что на первом этапе сложно и не так необходимо. В дальнейшем можно было бы усовершенствовать робота и расширить его функционал благодаря компьютерному зрению. Далее мы осуществили программирование робота, позволив ему передвигаться под управлением пульта дистанционного управления и простейших датчиков расстояния. Результат такого исследования доставил не только удовольствие участникам, позволив проявить все свои творческие начала, но и дал хороший старт для тех, кто хотел бы заниматься роботостроением более серьезно.
Полезные ресурсы
Документация программирования на Arduino
Пример создания робота на базе Arduino
Датчики и модули на Ardiono
