Введение 3
1 Робототехника 6
1.1 Образовательная робототехника 7
1.2 Соревновательная робототехника 11
2 Дисциплина соревновательной робототехники “Робосумо” 13
2.1 Правила соревнований “Робосумо” 13
2.2 История “Робосумо” и классификация роботов-сумоистов 20
2.3 Практические и теоретические проблемы “Робосумо” 22
2.4 Конструирование и программирование робота-сумоиста на Arduino ..25
3 Набор и программное обеспечение LegoMindStorms EV3 32
3.1 Конструирование робота-сумоиста 38
3.2 Программирование робота-сумоиста 40
3.3 Опыт выступления модели робота на соревновании по робототехнике
“Робосумо” 42
Заключение 44
Библиографический список 46
Что первое приходит на ум, когда вы думаете о роботе? Для многих людей - это машина, которая имитирует человека, например, как андроиды в “Звездных войнах”,“Терминаторе” или “Звездном пути”. Как бы эти роботы ни захватывали наше воображение, они по-прежнему населяют только научную фантастику. Люди до сих пор не смогли дать роботу достаточно “здравого смысла”, чтобы надежно взаимодействовать с динамичным миром. Однако, Родни Брукс и его команда в лаборатории искусственного интеллекта MIT работают над созданием таких человекоподобных роботов.
Чаще всего вы сталкиваетесь с роботами, которые выполняют слишком опасную, скучную, обременительную или просто неприятную работу. Большинство роботов в мире относятся к этому типу. Их можно найти в автомобильной, медицинской, обрабатывающей и космической промышленностях. На самом деле, сегодня на нас работает более миллиона подобных машин.
Некоторые роботы, такие как Mars Rover Sojourner и предстоящий Mars Exploration Rover или подводный робот Caribou, помогают нам узнать о местах, которые слишком опасны для нас. В то время как другие типы роботов - это просто забава для детей всех возрастов. Популярные игрушки, такие как Teckno, Polly или AIBO ERS-220. Но даже игра с роботами не доставляет большего удовольствия, как если бы вы его построили сами.
Но что такое робот? Как ни странно, на самом деле нет стандартного определения для робота. Однако есть некоторые существенные особенности, которые должен иметь робот, и это может помочь вам решить, что является, а что не является роботом. Это также поможет вам решить, какие функции вам нужно будет встроить в машину, прежде чем она сможет считаться роботом.
Робот имеет такие существенные характеристики:
• Восприятие. В первую очередь ваш робот должен быть в состоянии чувствовать свое окружение. Он будет делать это способами, которые не отличаются от того, как вы ощущаете мир вокруг себя. Предоставленные датчики вашему роботу: световые (глаза), сенсорные и датчики давления (руки), химические (нос), слуховые и гидролокаторные (уши) и вкусовые (язык). Всё это даст вашему роботу осведомленность об окружающей его среде.
• Движение. Робот должен иметь возможность перемещаться по окружающей среде. Независимо от того, катится ли на колесах, ходит на ногах или продвигается подруливающими двигателями, робот должен быть в состоянии двигаться.
• Энергия. Робот должен быть в состоянии привести себя в действие. Робот может быть на солнечной энергии, на электрической энергии, на батарейках. То, как ваш робот получает свою энергию, будет зависеть от того, что нужно сделать вашему роботу.
• Интеллект. Роботу нужны какие-то "мозги". Вот здесь на сцену выходит Программирование. Программист-это человек, который дает роботу его ум. Робот должен каким-то образом получить программу, чтобы знать, что делать.
Теперь обобщим все вышесказанное. Робот - это система, которая содержит датчики, системы управления, манипуляторы, источники питания и программное обеспечение, работающие вместе для выполнения задачи. Проектирование, строительство, программирование и тестирование роботов - это сочетание физики, машиностроения, электротехники, строительной техники, математики и вычислительной техники. В некоторых случаях могут быть задействованы биология, медицина, химия. Изучение робототехники означает, что студенты активно занимаются всеми этими дисциплинами в глубоко проблемной среде.
В своей квалификационной работе мы будем не только рассказывать о роботах, робототехнике в целом, но и затронем такую соревновательную дисциплину в робототехнике, как “Робосумо”. “Робосумо” - это дисциплина соревновательной робототехники, целью которой является, как в настоящем сумо, вытолкнуть соперника из круга за отведенное на это время. Но подробнее об этом вы можете ознакомится в этой работе.
Целью моей выпускной квалификационной работы является разработка методических рекомендаций, которые позволят создать надежную конструкцию робота-сумоиста, а также помогут написать программу к данной модели.
Задачи выпускной квалификационной работы:
1. Познакомить с новым междисциплинарным направлением - робототехникой, и её популярной дисциплиной соревновательной робототехники - “Робосумо”.
2. Сконструировать модель робота сумоиста с использованием набора Lego MindStorms EV3 для участия в соревнованиях “Робосумо”.
3. Запрограммировать модель робота-сумоиста с использованием набора Lego MindStorms EV3.
Квалификационная работа состоит из Введения, 3-х глав, Заключения и Списка литературы. Первая глава посвящена обзору нового междисциплинарного направления - робототехники, а именно двум ее важным составляющим - образовательной и соревновательной робототехники. Вторая глава посвящается дисциплине соревновательной робототехники - “Робосумо”. Третья глава включает в себя программирование и конструирование робота- сумоиста на примере набора Lego MindStorms EV3. В заключении кратко приведены основные результаты работы.
Исходя из всего выше сказанного, можно сделать вывод, что использование робототехники оказало непосредственное влияние на мир. Роботизированные технологии стремительно развиваются в 21 веке. Преимущества использования робототехники безграничны, они стали частью наше повседневной жизни. Роботизированные технологии можно найти в магазинах, больницах, домах, на рабочих местах, в химической и военной промышленностях. Робототехника часто используется для выполнения работ, которые не могут быть выполнены людьми. Другими словами, есть много причин, почему роботы могут быть лучше людей в выполнении определенных задач. Мы используем роботов, потому что они быстрее, чем люди. Роботы также могут работать в условиях, которые представляют опасность для человека. Роботы могут выдерживать большее количество тепла, радиации, химических паров и других опасностей, которые не может выдержать человек. Они могут выполнять повторяющиеся задачи, которые могут стать скучными для людей. Робототехника предлагает эффективность, в которой они имеют возможность выполнять работу, не тратя время и усилия, энергию или материалы. Кроме того, робототехника обеспечивает точность сборки деталей и выполнения сложных процедур. Кроме того, робот предлагает адаптивность для выполнения более чем одной задачи. С достижениями в области робототехники, мы нашли способы сделать нашу жизнь более удобной и защищенной.
Также рассмотрели робототехнику, как междисциплинарную науку, которая делится на две категории: образовательная робототехника и соревновательная робототехника. Образовательная робототехника может преподаваться с начальной школы и до аспирантуры. Робототехника может также использоваться для мотивации и облегчения обучения, она обучает проектированию, анализу, программированию и эксплуатации роботов. Соревновательная робототехника в свою очередь стимулирует познавательную деятельность, осуществляет социализацию личности ребенка, что благотворно сказывается на нем.
В своей работе я рассмотрел спортивную дисциплину соревновательной робототехники "Робосумо". В данном соревновании встречаются два робота, задача которых заключается в том, чтобы вытолкнуть противника за круг специального поля. Разобрал некоторые плюсы и минусы конструкций роботов-сумоист на примере набора Lego MindStorms EV3 для успешного выступления на соревнованиях, а также рассмотрел эффективные программы для различных конструкций, которые помогут раскрыть весь потенциал вашего робота.
Помощь студентам и аспирантам в выполнении работ от наших партнеров
