Приложение Участие в конференции 28 > 1 Конференция в гбпоу «Воробьевы горы» (Дворце пионеров на Воробьевых горах) 28 2 Роботрон Марс Кружка робототехники в гбоу цртдю "Гермес" 30



страница2/13
Дата02.06.2018
Размер2,63 Mb.
1   2   3   4   5   6   7   8   9   ...   13

Оглавление


Оглавление 2

Введение 3

Использование роботов LEGO MINDSTORMS для изучения основ программирования 5

1.История, теория и практика роботостроения 5

2.Программирование 5

2.1 Что такое программирование 5

2.2 Основные операторы языка программирования 6

3.Разработка действующей модели робота 7

3.1 Моделирование роботов и выбор элементной базы 7

3.2 Создание модели робота 7

3.3 Алгоритм работы робота 7

3.4 Программные средства Lego Mindstorms 8

3.5 Примеры применения основных операторов языка программирования Lego Mindstorms 8

3.6 Программирование модели робота 10

3.7 Результат работы модели робота 11

4. Участие в конференции - первом туре X Конкурса «Эксперимент в Космосе» 11

Выводы и практические рекомендации 11

Заключение 12

Список литературы 13

Приложение 1. О роботах и истории роботостроения 15

П1.1 Что такое робот? 15

П1.2 Что приводит в действие робота? 16

П1.3 Три поколения роботов: промышленные, адаптивные и роботы с искусственным интеллектом 17

П1.4 Использование роботов в космосе 21

Приложение 2. Описание состава исходных деталей и датчиков для конструирования робота 25

Приложение 3. Этапы сборки модели робота 26

Приложение 4. Участие в конференции 28

П4.1 Конференция в ГБПОУ «Воробьевы горы» (Дворце пионеров на Воробьевых горах) 28

П4.2 Роботрон Марс Кружка робототехники в ГБОУ ЦРТДЮ "Гермес" 30

П4.3 Итоги выступления на конференции 33

П4.4 Программа конференции 33

П4.5 Список докладов по секциям 35


Введение


Тема проекта: «Использование роботов LEGO MINDSTORMS для изучения основ программирования». Актуальность работы: Роботостроение и программирование в XXI веке являются одними из самых перспективных направлений развития науки, техники, они находят применение во всех сферах жизни человека. Изучить основы этих отраслей знания необходимо любому человеку, особенно вступающему в жизнь.

Автор рассмотрел интересующую его тему, удачно совмещающую его хобби и его желание в будущем стать изобретателем – роботостроение. Была выдвинута гипотеза, что основным навыкам программирования можно научиться в процессе создания действующей модели робота. Для выполнения работы была выбрана подходящая для решения задачи элементная база – набор LEGO Mindstorms. Рассмотрена история вопроса (история развития роботостроения, вхождение роботов в жизнь человека, перспективы развития робототехники). Были поставлены задачи – построить адаптивного робота, выполняющего исследовательские и охранные функции, изучить основы теории и практики программирования на примере языка программирования процессора NXT.



Практическим результатом выполнения работы стало конструирование робота, разработка программ его функционирования (сбора грунта, защиты). Данный проект, подтвержденный демонстрацией опытного образца, может послужить основой для дальнейшей работы по совершенствованию конструкции и расширению ее функций на основе новых программ.

В первой части работы произведен краткий обзор эволюции мирового роботостроения и средств создания роботов, а также основ программирования.

Огромное внимание в работе было уделено практической части. Изучен состав и возможности набора роботов MindStorms, язык программирования и графическая платформа NXT-G. Создана модель экспериментального робота, производящего исследования грунта на космических объектах и разработаны программы в соответствии с запланированными функциями. Программы были помещены в программируемый блок, произведены тестирование и полевые испытания модели. В результате выполнения работы сконструирована и запрограммирована действующая модель робота, который умеет собирать образцы грунта на космических объектах, а также защищаться от возможного нападения или неблагоприятных условий в космосе.

Цель проекта: изучение теории роботостроения и программирования, исследование возможности использования набора LEGO Mindstorms для изготовления адаптивного робота, создание и программирование робота, выполняющего различные полезные функции, получение навыков программирования, которые потом будут использоваться в процессе обучения в школе и в дальнейшей жизни.

Проектный продукт: робот LEGO MINDSTORMS, спроектированный, собранный и запрограммированный автором работы
План работы:


  1. Найти и изучить материалы об истории роботостроения – сентябрь.

  2. Занятия в кружке робототехники в ГБОУ ЦРТДЮ "Гермес" – с сентября по настоящее время

  3. Занятия в кружке робототехники в Петровской школе – с октября по настоящее время

  4. Составить проект робота – октябрь.

  5. Создать опытную модель робота – октябрь-ноябрь.

  6. Запрограммировать робота – ноябрь.

  7. Подготовить презентацию проекта - ноябрь – начало декабря.

  8. Принять участие в конференции - первом туре X Конкурса «Эксперимент в Космосе» в ГБПОУ «Воробьевы горы» (Дворце пионеров на Воробьевых горах)

  9. Провести предзащиту.

  10. Выступить на конкурсе проектных работ «Горизонт открытий»

Использование роботов LEGO MINDSTORMS для изучения основ программирования

  1. История, теория и практика роботостроения


Идея создания роботов появилась очень давно. Человек всегда мечтал получить себе помощника в разных видах деятельности. Сейчас человека уже окружают много роботов, и вскоре мы не будем представлять свою жизнь без них. Роботостроение сейчас находится на переднем крае науки и техники. Особенно необходимо использование роботов там, где человек находиться не может – например, на далеких космических объектах.

Подробнее о роботах и истории их развития – в Приложении 1.


  1. Программирование

2.1 Что такое программирование


Сам по себе робот – просто набор деталей, если он не оснащен программой действий. Чтобы он производил полезные операции, его надо «научить» выполнять работу - запрограммировать.

Для составления программ существуют разнообразные языки программирования.



Язык программирования - это фиксированная система обозначений для описания алгоритмов и структур данных. В узком смысле программирование - это кодирование: реализация одного или нескольких взаимосвязанных алгоритмов на некотором языке программирования. В более широком смысле программирование - процесс создания программ, то есть разработка программного обеспечения.

Программирование сочетает в себе элементы искусства, науки, математики и инженерии.

2.2 Основные операторы языка программирования


Любая программа использует основные операции и понятия –

  • начало программы,

  • конец программы,

  • типы данных,

  • ввод-вывод данных,

  • арифметические операции,

  • логические величины и операторы,

  • циклы

  • другие. [13]

Каждый конкретный язык программирования имеет свои средства и способы оформления этих понятий и операций, но все они подчиняются одним и тем же законам. Поняв и выучив эти законы на примере хотя бы одного языка программирования, любой человек может легко освоить и другие языки [14], [15].

Для обучения программированию может использоваться любой язык программирования. В данной работе для обучения программированию используется язык, созданный разработчиками микропроцессора NXT для программирования роботов LEGO MINDSTORMS.


  1. Разработка действующей модели робота

3.1 Моделирование роботов и выбор элементной базы


Люди только учатся делать роботов с искусственным интеллектом. Ни одного такого робота пока не существует, хотя некоторые шаги в этом направлении уже сделаны (см. [1], с. 53–62).

Но робота с адаптивным управлением можно сделать уже сейчас.

За основу возьмем LEGO Mindstorms ([16], [17], [18]) - конструктор, который мог бы легко изменяться и настраиваться для выполнения других задач, не только тех, которые планировали решать производители конструкторов.

В Приложении 2 приведен состав исходного набора деталей и датчиков для конструирования модели робота.


3.2 Создание модели робота


Взяв за основу эту элементную базу, будем конструировать робота, который будет выполнять необходимые функции.

В Приложении 3 приведены этапы процесса разработки и конструирования модели робота.


3.3 Алгоритм работы робота


Сформулируем алгоритм работы робота: он должен:

  1. Начать работу

  2. Двигаться вперед, пока не увидит препятствие, а по его обнаружении остановиться

  3. Выстрелить резинкой (забор пробы грунта или защита).

  4. Забирает грунт, разворачивается

  5. Едет в течение 5 сек и останавливается, конец работы

3.4 Программные средства Lego Mindstorms


Для программирования используется новая графическая платформа, простая в освоении, но позволяющая запрограммировать необходимые функции и действия.

Программа использует все основные операторы: начало программы, конец программы, циклы, обработка условий, а также операторы действий робота.



Рис. 16 Основные блоки для программирования робота Mindstorms




Поделитесь с Вашими друзьями:
1   2   3   4   5   6   7   8   9   ...   13


База данных защищена авторским правом ©grazit.ru 2017
обратиться к администрации

    Главная страница