Робот YAO-1 (робот ягодоочиститель на базе конструктора EV3)

Алексеева Валентина,
ученица 7 класса
МБОУ «АМ Саха-Бельгийская гимназия»
Усть-Алданского улуса,
Республики Саха (Якутия)
Руководитель: Пахомов М.С.,
Учитель математики и информатики
РОБОТ YAO-1(РОБОТ ЯГОДООЧИСТИТЕЛЬ НА БАЗЕ РОБОТА EV3)
2017
СОДЕРЖАНИЕ
Введение................................................................................................................3с.
Глава 1. Lego: от ремесла плотника к лидерству в мире игрушек……...6с.
Глава 2. Создание и характеристика Робота YAO-1 ...…………………...8с.
Заключение……………………………………………………………………10с.
Использованная литература………………………………………………..11с.

Введение
Робототехника вошла в мир в середине ХХ века. Основой робототехники были техническая физика, электроника, измерительная техника и многие другие технические и научные дисциплины. В начале ХХI века робототехника является одним из приоритетных направлений в сфере экономики, машиностроения, здравоохранения, военного дела и других направлений деятельности человека.
В 1947 году компания Lego начала выпуск пластиковых игрушек и уже в 1949 появились знаменитые защелкивающиеся кирпичики Lego.
Основными идеями Lego являются модульность и совместимость. Хотя кирпичики за 65 лет своего существования меняли дизайн и форму, они абсолютно совместимы между собой. Современные элементы вполне можно присоединить к элементам 40-летней давности.
Робототехника в школе приучает смотреть на проблемы шире и решать их в комплексе. Созданная модель всегда находит аналог в реальном мире. Задачи, которые ставятся роботу, предельно конкретны, но в процессе создания машины обнаруживаются ранее непредсказуемые свойства аппарата или открываются новые возможности его использования. Различные языки программирования графическими элементами помогают мыслить логически и рассматривать вариантность действия робота. Обработка информации с помощью датчиков и настройка датчиков дают представление о различных вариантах понимания и восприятия мира живыми системами.
И в данной исследовательской работе мы представляем Робот YAO-1 – это робот - ягодоочиститель на базе конструктора EV3.
Настало время использовать роботизированные механизмы в домашних условиях, и это идея натолкнула нас создании робота YAO-1.
Каждый год при большом сборе ягод часто возникает вопрос как быстро и качественно очистить ягоды от сорняков (листьев, маленьких веточек, прошлогодних ягод) с минимальной затратой времени и сил. Ведь существует не мало народных средств очистки ягод, но у каждого есть свои плюсы и минусы. Основные минусы других способов заключается в том, что в них используется природные ресурсы и загрязняет природу.
Основной целью работы является создание модели робота, которая может облегчить труд, сэкономить время, отведенное на очистку ягод от сорняков.
Объект исследования: базовый набор конструктора EV3.
Предмет исследования: эффективность применения созданного Робота YAO-1 – робота ягодоочистителя на базе конструктора EV3.
Для реализации намеченной цели исследования были поставлены следующие основные задачи:
Изучить строение вентиляторов, теоретическую литературу по теме «Лего»;
Провести исследовательскую экспериментальную работу с целью выявления эффективности использования Робота YAO-1.
Практическая значимость: созданный Робот YAO-1 сможет помочь и облегчить труд людям, собирающим большое количество ягод. Благодаря малому габариту его можно таскать с собой, положив в багажник автомобиля, тем самым очищать ягоды, не привозя домой, и главное - сэкономить время.
Исследовательская работа состоит из введения, двух глав, заключения и списка использованной литературы. В первой главе рассматривается теоретический материал по теме «Lego: от ремесла плотника к лидерству в мире игрушек». Во второй главе описан ход создание и характеристика робота YAO-1.

Глава 1. Lego: от ремесла плотника к лидерству в мире игрушек
Компания Lego основана в 1932 году. Ее основатель — датчанин Оле Кирк Кристиансен. Будучи плотником, он сначала основал фирму по производству изделий для дома, а позже занялся еще и производством деревянных кубиков для детей. Фирма получила название Lego, соединив датские слова leg — играть и godt — хорошо.
В 1947 году компания Lego начала выпуск пластиковых игрушек и уже в 1949 появились знаменитые защелкивающиеся кирпичики Lego.
Основными идеями Lego являются модульность и совместимость. Хотя кирпичики за 65 лет своего существования меняли дизайн и форму, они абсолютно совместимы между собой. Современные элементы вполне можно присоединить к элементам 40-летней давности.
Сегодня сфера деятельности Lego конечно много шире, чем производство игрушек. Компания создает одежду, фильмы, игры, организует конкурсы, в том числе робототехнические. В мире открыты музеи Lego тематические парки развлечений — леголенды, которые практически полностью построены из кубиков Lego.
Из Lego можно собирать модели автомобилей, самолетов, кораблей, зданий, и, конечно, роботов. С конца прошлого века Lego выпускает специальный робототехнический конструктор, который сегодня стал лидером образовательной робототехники.
Lego Mindstorms: робототехника для всех
Идея добавить к стандартным деталям Lego электронный программируемый блок, датчики и электродвигатели, сделать программирование простым и понятным детям и разработать специальный конструктор для создания роботов оживила не только Lego-конструкции, но и всю компанию. С 1991 года 11 лет подряд компания несла убытки. И именно робототехническое направление спасло ситуацию.
Впервые робототехнический конструктор Lego Mindstorms был представлен в 1998 году. B 2006 году вышла вторая версия конструктора — NXT, и в начале 2013 года появился EV3 (сокращение от Evolution 3).
Сердцем конструктора является микрокомпьютер (микроконтроллер), он же P-brick, или Р-кирпич (от Programmable brick — программируемый кирпич). Стандартные детали Lego (балки, шестерни, оси, колеса) мало изменяются с развитием конструктора, наибольшие изменения претерпевает именно микрокомпьютер.
Первую версию конструктора комплектовали микрокомпьютером RCX, вторую — NXT, а в составе современной версии — EV3.
С развитием конструктора производитель придерживается политики обратной совместимости, т.е. детали от старых версий могут использоваться совместно с новым конструктором. Так, например, датчики от NXT-версии могут использоваться с EV3. Развитие конструктора в ногу со временем — это прежде всего развитие микрокомпьютера и среды программирования. Важным отличием современного блока EV3 является то, что он работает на свободно распространяемой операционной системе Linux.

Базовый набор EV3.

Состав Lego Mindstorms EV3
Конструктор Lego Mindstorms — это набор стандартных деталей Lego, микрокомпьютер и датчики.
Конструктор был разработан для двух целевых аудиторий: для домашнего пользования (дети и любители) и для использования в образовательных учреждениях (ученики и преподаватели). Для каждой группы создан базовый набор — соответственно коробочная версия Lego EV3 и образовательная версия Lego EV3.
Также для каждой группы выпускается несколько дополнительных наборов. Например, ресурсный набор, являющийся дополнительным, — это просто набор дополнительных стандартных деталей Lego, расширяющий возможности конструктора. Четкой границы между коробочной и образовательной версией нет — это один и тот же конструктор, имеющий немного разную комплектацию.

Глава 2. Создание и характеристика Робота YAO-1
Актуальность: при сборе ягод возникает вопрос, как быстро и без труда очистить ягоды с минимальной затратой времени и сил.
Есть немало народных способов очистки ягод. С целью выявления способов очистки ягод был проведен опрос среди населения.
Возраст респондентов Количество Очистка руками Очистка водой Очистка самодельной сеткой Очистка вентилятором
До 18 лет 48 20,8% 6,3% 35,4% 37,5%
19- 50 лет 28 17,8% 7,2% 35,8% 39,2%
51 и старше 14 21% 0% 50% 29%
Вывод:
Из проведенного исследования можно сделать вывод, что основными способами очистки ягод являются: Очистка руками – 47%, Очистка водой Очистка самодельной сеткой Очистка вентилятором – Все опрошенные респонденты отмечают, что нужен новый современный способ очистки ягод.
И это исследование натолкнуло нас на идею создания робота - YAO-1.
Название робота придумано от аббревиатуры слова: YAгодоOчиститель.
Назначение: Очистка ягод от сорняков (листьев, маленьких веточек, прошлогодних ягод).
Уникальность: Данная конструкция построена на базе робота EV3, и с использованием ненужного отходного материала (кейс от CD дисков, ёмкость от таблеток «Антигриппин», бумажная труба от скатерти или линолеума, бутыль от газировки). Она может работать без электричества, автономно в любом месте, в любое время.
Функциональные возможности: Работает от батарейки или аккумулятора Время очистки 5л ягод 1 мин.
Техническая характеристика: базовый набор конструктора EV3 с использованием 2-х больших моторов и датчика касания. Размер модели: ширина 20 см, длина 30 см, высота 50 см.
Проведение исследования применения Робота YAO-1
Способ очистки Объем
(в литрах) Время Недостатки
Очистка руками 3 л 5 мин 27 сек Болит голова
Очистка водой 4 мин Используется много воды, надо обязательно просушить
Очистка самодельной сеткой 2 мин 40 сек Нужно найти подходящую сетку (от комбайна)
Очистка вентилятором 2 мин 30 сек Используется электроэнергия
Очистка Роботом YAO-1 2 мин Используется 6 штук батареек
Мониторинг времени, отведенной на очистку ягод

Вывод:
1) Исследование показало, что очистка Роботом YAO-1 оказалась самым оптимальным и быстрым способом очистки ягод.
2) Из таблицы проведенного эксперимента видно, что при очистке ягод возникают следующие трудности:
Очистка на ветру руками, ветер может быть слабым и придется дуть самому человеку, от этого может заболеть голова;
Очистка водой, надо будет переливать воду, используется много воды, надо обязательно просушить ягоды;
Очистка самодельной сеткой, которая может быть не у каждого. Нужно найти подходящую сетку, самым оптимальным вариантом может быть радиаторная сетка комбайна.
Очистка вентилятором, работает от электрической сети, неудобно использовать.
Очистка роботом – потребуется 6 штук батареек.
Таким образом, автоматизированный робот «Робот YAO-1» (робот ягод очиститель) может стать незаменимым помощником при очистке ягод.
Так как она работает от батарейки ее можно использовать, где угодно независимо от электросети. Еще одним немаловажной характеристикой является размер модели: ширина 20 см, длина 30 см, высота 50 см. Это размер при полной сборке данной модели.
Благодаря малому габариту, его можно таскать с собой, положив в багажник автомобиля, тем самым очищать ягоды, не привозя домой, и главное, сэкономить время.

Заключение
Век накопления знаний и теоретической науки сменяется новой эпохой - когда всевозможные роботы и механизмы заполняют мир. Робототехника прочно вошла в наш мир. Она является одним из приоритетных направлений в сфере экономики, машиностроения, здравоохранения, военного дела и других направлений деятельности человека. И несомненно, что робототехника будет дальше развиваться.
Основные выводы по проведенной исследовательской работе:
В теоретической части работы нами изучена история возникновения, развития образовательного конструктора «lego».
Создан модель Робота YAO-1.
Проведена исследовательская экспериментальная работа с целью выявления эффективности использования Робота YAO-1.

Использованная литература
Строения и принцип работы вентилятора https://alterair.ua/articles/stroenie-i-printsip-raboty-ventilyatora/Разновидности и области применения осевых вентиляторов http://klivent.biz/ventilyaciya/sostavlyayushhie/ventilyator-osevoj.html