Проект «Робот для рисования орнаментов и написания текстов на цилиндрических поверхностях»
РЕСПУБЛИКАНСКИЙ КОНКУРС ТЕХНИЧЕСКОГО ТВОРЧЕСТВА СРЕДИ ДЕТЕЙ И МОЛОДЕЖИ РЕСПУБЛИКИ МОРДОВИЯ
«ТВОРЧЕСТВО ЮНЫХ – СОВРЕМЕННОЙ РОССИИ»
Проект
«Робот для рисования орнаментов и написания текстов на цилиндрических поверхностях»
Автор: Князев Александр Романович, 14лет
Руководитель: Садыков Гизар Фагимович,
педагог дополнительного образования
МБУ ДО «ЦДОД ЮНИТЭР»
Рузаевского муниципального района
Республики Мордовия, г. Рузаевка
Рузаевка 2016
Введение
К теме своего проекта я пришел, вспомнив, как долго мне пришлось искать подарок своему отцу на День защитника Отечества. Выбор пал на керамические бокалы, но меня не устраивали готовые надписи, хотелось чего - то оригинального, а не избитых афоризмов и поговорок. Я решил создать робота для рисования орнаментов и написания текстов на цилиндрических поверхностях: кружках, стаканах, бутылках. Этот робот может использоваться для рисования орнаментов и написания текстов на цилиндрических поверхностях моделей ракет, самолетов и многого другого. Мне очень нравится конструировать роботов, а с помощью конструктора Lego Mindstorms NXT 2.0 я могу создавать модели различных роботов, воплощая в них свои творческие и изобретательские идеи.
Цель проекта: создать Lego робота способного выполнять двухцветную роспись и написание текстов на цилиндрических поверхностях.
Задачи:
Разработать модель робота Робот для рисования орнаментов и написания текстов на цилиндрических поверхностях, используя конструктор LegoMindstorms базовый набор (9797)и ресурсный набор (9695);
Создать необходимую конструкцию;
Оборудовать робота датчиками, серводвигателями;.Написать программу, позволяющую роботу выполнить следующие действия: один двигатель вращает цилиндрический объект, второй двигатель вращает ту часть робота, в которой закреплены два маркера (тем самым выбирается цвет маркера) третий двигатель перемещает каретку с маркерами по вертикали;
Написать программы рисование волнистых линий (синусоиды), вычерчивания букв, рисования геометрических фигур и сделать из них подпрограммы My blok;
Сфотографировать этапы сборки робота;
Провести испытания готового робота;
Сделать описание работы;.Создать презентацию.
Ход работы
Работа над проектом выполнялась поэтапно: сначала я собрал основную часть для своего робота - механизм вертикального перемещения каретки, с закрепленным на нем маркером, который при повороте каретки вокруг вертикальной оси касается пишущим узлом цилиндрической поверхности банки. Сконструировал механизм поворота кареток с маркерами, механизм поворота расписываемой поверхности (банка из-под «Кока-колы» 0,33 л), Придумал и собрал приспособление для центровки и закрепления банки на поворотной площадке. И последним этапом моей работы было соединение все отдельных деталей конструкции в одно целое. На выполнение моей модели понадобился один блок NXT, три сервомотора, с помощью которых робот выполняет команды поворота банки вокруг оси, подведение к поверхности банки маркера нужного цвета, поднимание и опускание каретки с маркерами. С помощью датчика освещенности мне удалось реализовать следующее действие -не позволять роботу чертить (писать) в отсутствие заготовки.
После того, как робот был готов, я приступил к самой сложной части своего проекта – это программирование робота и настройка датчиков. Для этого я использовал среду программирования Lego Mindstorms NXT. С помощью специальных блоков я составил программу для своего робота. Написал программу вычерчивания кириллических букв. Любая буква может быть «написана», вычерчена комбинацией из 8 отрезков: вверх, вниз, вправо, влево и наклонных – вверх - вправо, вниз - вправо, влево - вверх, влево – вниз и выполнения команд - рисуй и не рисуй.Направление отрезка
Вверх
Вниз
Вправо
Влево
Вверх - вправо
Вниз - вправо
Вверх - влево
Вниз - влево
Например буква Б будет написана при последовательном вычерчивании отрезков Писать Вверх, Вверх, Вправо, Не писать, Влево, Вниз, Писать, Вправо, Вниз, Влево.
Аналогично можно написать программы для написания всех букв кириллического алфавита и сделать из них подпрограммы My blok
Рисование геометрических фигур, может реализоваться вычерчиванием элементарных отрезков.
Например квадрат: Вправо, Вниз, Влево, Вверх
Ромб: Вверх – вправо, Вниз – вправо, Вниз – влево, Вверх – влево,
Из программ рисования элементарных геометрических фигур делаются соответствующие подпрограммы My blok
Можно написать программы для вычерчивания кривых линий:
Синусоида
Греческий орнамент – меандр
Этапы сборки робота
Фото 1.Механизм перемещения каретки
Фото 2. Механизм поворота банки
Фото 3. «Башня» с кареткой, для крепления маркеров
Фото 4.механизм для поворота банки
Фото 5.механизм для поворота банки в сборе
Фото 6. Вид спереди
Фото 7. Вид сзади
Фото 8. Вид справа
Фото 9. Вид слева
Фото 10. Вид сверху
Применение:
Робот предназначен для двухцветной печати на цилиндрических поверхностях. Идеально подходит как прототип робота для поточного производства, так и для мелких тиражей.
Технические характеристики:
Скорость вычерчивания линии: 0,2-5см/сДиаметр запечатываемого поля: 32мм-70мм (с шагом 8 мм)
Высота запечатываемого поля: 100 мм.
Габариты робота: 420мм х 300мм х 320мм
Преимущества:
Подходит для печати на различных цилиндрических заготовках;
Позиционирование в рабочей зоне цилиндрических заготовок;
Робот имеет датчик касания, не позволяющий роботу печатать в отсутствие заготовки;
Возможность создания робота до 4х – 6ти цветной печати (при использовании 2х - 3х NXT).
В качестве рабочего инструмента можно использовать лазер для гравировки стеклянных, металлических, глиняных поверхностей, а на деревянных изделиях выжигать рисунок, текст.
Возможность использования для обучения программированию и конструированию школьников от 10 лет.
Для создания сувенирной продукции большими партиями на заводах или мелкими партиями, например в домашних условиях.
Заключение
Робототехника в сегодняшнее время актуальна, поскольку использование роботов в выполнении ряда действий позволяет увеличить безопасность при работе с красками, избежать утомляемости человека. Применение роботов может дать большое преимущество перед человеком: он не спит, не требует зарплаты, отпусков, больничных, не нужно обучать, ему не нужны ни свет, ни тепло.
Поэтому я считаю свою работу над проектом «Робот для рисования орнаментов и текстов на цилиндрических поверхностях» актуальной. По окончанию проекта мне удалось реализовать поставленные цели: я создал модель робота способного чертить геометрические узоры, писать буквы.