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.