Описание проекта
На первом этапе мы работали с информацией. Вначале мы обратились за помощью к учителю начальных классов Сусевой Ирине Юрьевне, чтобы она рассказала нам для чего нужно организовывать физические разминки на уроках. Она рассказала, какие физические нагрузки необходимы ученикам на переменах, и для чего они должны быть предназначены, какие игры предпочтительнее использовать и каким образом организовать детей (приложение №1).Также по данной проблеме мы прочитали много статей и в интернете. Обобщив весь материал, мы узнали, что детей привлекает то, что они видят на телеэкране или в компьютерных играх, поэтому решили построить робота, который бы был похож на человека. Роботы всегда вызывают очень большой интерес, и поэтому его появление на перемене обязательно привлечет внимание детей, а тем более, если он еще и будет с ними общаться. То есть мы определились с тем, что робот должен быть роботом похожим на человека.
Таких роботов называют андроидами. Мы нашли информацию о роботах андроидах и фантастические фильмы, в которых такие роботы существуют (Приложение №2).
Мы нашли информацию о ней в интернете (Приложение №3).
Проанализировав всю информацию, мы поняли, что наш робот должен представлять из себя робота-андроида аниматора, который имеет руки, ноги, голову, он должен уметь общаться с детьми и развлекать их на переменах: проводить зарядку, танцевать, играть и свою модель мы решили назвать
Робот аниматор.
На втором этапе мы приступили к конструированию нашего робота. Используя предыдущий опыт по созданию экзоскелета ног мы поняли, что нам недостаточно только конструктора NXT. Робот должен иметь очень устойчивые и крепкие ноги. Нам помог конструктор Tetrix. Элементы этого конструктора сделаны из сверхпрочного сорта алюминия, используемого для создания автоматизированных компонентов самолетов. TETRIX конструктивно и электрически совместим с ЛЕГО - элементами конструктора LEGO Mindstorms NXT. Кроме того, этот конструктор имеет более сильные сервомоторы, которые необходимы для движения робота. Верх робота (туловище, голову, руки) мы решили сделать из обычных деталей конструктора Lego Mindstorms. Проанализировав конструкцию, мы поняли, какое количество моторов, деталей нам нужно будет использовать, и сколько нужно использовать микропроцессоров.
Для создания модели робота андроида мы использовали
LEGO Mindstorms NXT 2.0. с датчиками расстояния и касания,
ресурсный набор LEGO Mindstorms №9648,
конструктор Tetrix,
программное обеспечением LEGO Mindstorms NXT 2.0 с дополнениями для программирования моторов Tetrix.
  
Рисунок 2. Lego Mindstorms NXT 2.0
Рисунок 3. Ресурсный набор
Рисунок 4. Конструктор Tetrix
В таблице 1 приведены основные блоки и их использование в проекте.
Таблица 1
Изображение
|
Название
|
Для чего используется
|
|
3 микропроцессора NXT.
|
Управляют движением сервомоторов NXT, и моторами Tetrix связываются во время движения друг с другом через систему блютуз.
|
 
|
Датчики касания и расстояния
|
Предназначены для обнаружения человека и для общения с ним.
|
|
5 сервомоторов NXT
|
Электромоторы управляют движением рук и головы робота
|
|
4 мотора Tetrix
|
Электромоторы управляют движением ног робота
|
Продумав все конструкционные элементы, мы приступили к конструированию нашей модели.
Н
Рисунок 5. Верхняя часть робота
аша модель состоит из двух частей верхней и нижней. Верхняя часть это голова, туловище и руки. Для создания туловища используется 5 сервомоторов, которые отвечают за движение плечевого сустава и головы. Туловище и голова сделаны из деталей лего-конструктора. При соединении головы и туловища мы с  толкнулись с проблемой: голова должна присоединяться с помощью оси к мотору. Но оси очень тонкие и пластмассовые и при вращении головы они ломались. Решить эту проблему нам помог папа Саши, Сусев С. А. Для более крепкого соединения им была сделана металлическая ось.
Н
Рисунок 6. Нижняя часть робота
ижняя часть это каркас для верхней части робота и ноги. Она сделана из деталей конструктора Tetrix.
Сделав каркас модели, мы приступили к размещению основных элементов. Нам нужно было соединить микропроцессоры NXT проводами с датчиками и моторами. Также необходимо было разместить очень массивную батарею для моторов Tetrix. И на этом этапе нам пришлось решать очень важную проблему: как разместить все элементы так, чтобы не сместить у робота центр тяжести, и он стоял прямо. Разместив все элементы, мы увидели, что робот все время падает, отклоняясь либо вперед, либо назад. Проанализировав ситуацию, мы решили данную проблему следующим образом: прикрепили к ногам ограничители, которые не позволяли бы подвижному каркасу отклонятся. И все равно робот был неустойчив. Решить эту проблему нам снова помог Сусев С. А. Чтобы уравновесить робота были изготовлены два металлических противовеса, которые мы разместили на ногах.
На третьем этапе мы создавали программу движения робота в среде программирования LEGO MINDSTORMS NXT 2.0. Сначала нами был составлен алгоритм работы робота. Робот должен был подъехать к человеку, поздороваться и предложить выполнить определенные действия. То есть робот должен общаться, но программное обеспечение, которое мы используем для программирования англоязычное. Нам необходимо было записать основные фразы, которые использует робот, при этом необходимо было учитывать небольшой объем памяти микропроцессора. Для решения этой проблемы мы обратились к диджею школы. Он помог нам записать основные фразы робота в один трек и разделить их на короткие звуковые файлы, имеющие небольшой объем.
Так как мы использовали три микропроцессора NXT, то и программ у нас было три. Программы связывают микропроцессоры между собой через систему блютуз.
П
Рисунок 7. Программа для движения ног робота.
ервая программа отвечает за движение ног робота. Ноги двигаются с помощью моторов Tetrix и для их программирования мы установили специальные дополнения в Lego Mindstorms NXT-G. По данной программе робот движется к человеку до тех пор, пока расстояние между ними не станет меньше 40 см. потом он останавливается и передает сигнал к действию для второго NXT (рисунок 7).
Вторая программа отвечает за общение робота и человека. Получив сигнал, робот здоровается, и предлагает человеку сделать выбор. Если ребенок хочет танцевать он должен нажать датчик касания 1 раз, если сделать зарядку -2 раза, если поиграть, то три раза. И тут мы столкнулись с еще одной проблемой. Память микропроцессора не может вместить в себя большие по объему файлы, а танец предполагает большой музыкальный файл. Поэтому мы предусмотрели наличие проигрывателя или ноутбука, который робот предлагает включить человеку по его команде (рисунок 8). После этого робот начинает танцевать или делать зарядку, при этом двигая одной рукой. У него начинают двигаться руки. Третья программа отвечает за движение второй руки (рисунок 9).
    
Рисунок 8. Программа для общения робота и человека.
Рисунок 9. Программа для движения рук.
Н а четвертом этапе мы решили украсить нашего робота. Наш робот состоит из квадратных элементов, внутри которых расположены провода. Со стороны это выглядит не очень привлекательно и не похоже на человека. Мы закрыли голову специальным прозрачным пластиком. Чтобы обозначить глаза робота Сусевым Александром были сделаны специальные круглые светодиоды (рисунок 10, 11), которые мигают и работают от батареек.
 
Рисунок 11. Пайка светодиодов.
Рисунок 10. Светодиоды.
Рисунок 12. Голова робота с мигающими глазами.
П отом мы прикрепили роботу рот, и он стал похож на задорного улыбающегося человека (рисунок 12). Тело мы также закрыли таким материалом, но только другого цвета (рисунок 13).
Таким образом, в ходе работы над проектом нами были созданы:
действующая модель андроидного робота аниматора, который может передвигаться, двигать руками и головой, общаться с человеком;
программа, приводящая его в движение;
железную ось для крепления головы и противовесы для большей устойчивости робота;
светодиоды, которые используются вместо глаз робота.
|
