Қазақстан Республикасы Оқу-ағарту Министрлігі

Түркістан облысы, Отырар ауданы

«Ш.Уәлиханов атындағы жалпы білім беретін мектеп»

коммуналдық мемлекеттік мекемесі

Бағыты: Информатика

Секциясы-Робототехника

Ғылыми жоба тақырыбы:

" mBot 2 -роботын құрастыру "

Орындаған: Ноғайбек Аяулым Мұхитқызы

4-сынып оқушысы

Ғылыми жетекшісі: Төрегелдиева Әлия Мүсірепқызы

Маяқұм ауылы

2024-2025 оқу жылы

Мазмұны

 І. КІРІСПЕ

1. mBot 2 роботы ........................................................................................4

ІІ. НЕГІЗГІ БӨЛІМ

2.1.Роботтардың тарихы мен дамуы..............................................................6

2.2. mBot 2 роботын құрастыру ..................................................................9

2.3. mBot 2 роботын бағдарламалау ...........................................................10

2.4 Сауалнама нәтижелері ................................................... .....................14

ІІІ. ҚОРЫТЫНДЫ..........................................................................................15

IV. Пайдаланылған әдебиеттер……….........................................................16

Аңдатпа
Бұл ғылыми жобаның мақсаты: робот техникасының негіздерін, қолдану салаларын, олардың түрлерін, мүмкіндіктерін зерттеу. Робототехника туралы және оның шығу тарихына арналған. Роботтар — қарқынды дамып келе жатқан болашақтың жоғарғы технологияларының бірі. Қазіргі кезде роботтар өміріміздің көптеген саласына, атап айтқанда, ғарышты игеру, денсаулық сақтау, қоғамдық қауіпсіздікті қамтамасыз ету, және басқа да салаларға еніп үлгерді, әсіресе өндіріс орындарында көбірек пайдаланылады. Жеке тәжірибе арқылы роботтын жұмыс жасау принциптерін көру, түсіну және реттеу болып табылады. Көптеген балалар Lego конструкторымен ойнағанды ұнатады екен. Мен оны өз сыныптастарымнан сауалнама алу арқылы анықтадым

Аннотация
Цель этой науччной работы: изучить основы робототехники, области применения роботов, изучение возможностей принципы работы робота. Про работотехнику и истории возникновения. Роботы – один из высших технологии в развивающей стране. Современные роботы, созданные на базе самых последних достижений науки и техники, применяются во всех сферах человеческой деятельности. Роботы находят применение в медицине, широко применяются полицией, органами государственной безопасности. Понимание принципов работы робота на основе личного опыта. Многим детям нравится играть конструктором Lego. Это я узнал от своих одноклассников, когда они заполнили анкету.

Annotation

The purpose of this scientific work is to study the basics of robotics, the fields of application of robots, and the possibilities of the principles of robot operation. About work equipment and the history of its origin. Robots are one of the highest technologies in a developing country. Modern robots, created on the basis of the latest achievements of science and technology, are used in all spheres of human activity. Robots are used in medicine and are widely used by the police and state security agencies. Understanding the principles of robot operation based on personal experience. Many children like to play with Lego. I learned this from my classmates when they filled out the questionnaire.

Кіріспе

" mBot 2 роботын құрастыру" тақырыбының өзектілігі:  mBot  роботы "бұл анық, өйткені робототехниканы адам қызметінің әртүрлі салаларында қолдану кеңейіп келеді және болашақта адамның өмірі мен денсаулығына қауіпті жұмысқа қатысуын болдырмайды.

Жұмыстың мақсаты - робототехникаға, бағдарламалауға және құрастыруға қызығушылықты ояту. Робототехника жай ғана ойын емес, болашақта кәсіпке айналуы мүмкін маңызды кәсіп болуы мүмкін екенін көрсету.

Менің жобамның міндеттері: конструкторды құрастыруды ұнататын оқушыларды анықтау болды, оларды робототехника ұғымымен таныстыру, олардың кез келгені робот құрастырумен шындап айналысқысы келетінін білу. Роботтардың тарихы мен дамуын зерттеу. Конструктордың көмегімен Makeblok жылжымалы роботты құрастырыңыз және бағдарламалаңыз.

Бұл жобаны зерттеу әдістері студенттерге сауалнама жүргізу болды. Оқушыларға робототехника ұғымы және роботтардың пайда болуы туралы әңгімелеу.

Жұмыс барысында роботтардың пайда болу тарихы зерттелді, робот құрастыруға қызығушылық танытқан оқушылар анықталып, робот құрастырылды mBot, құрастырылған робот кәдімгі бесбұрыштың периметрі бойынша жүретін бағдарлама жазылған.

Қазіргі уақытта ойыншықтар өте көп, және, әрине, әр баланың дерлік конструкторы бар. Ғылым мен техника бір орында тұрмайды және өте тез дамып келеді. Бірінші сыныптағы технология сабақтарында біз металл конструктормен жұмыс істедік. Үйде әрқайсымыздың дерлік конструкторлардың басқа түрлері бар. Мысалы, сәбилерге арналған үлкен бөлшектері бар пластик немесе үлкенірек балаларға арналған ұсақ бөлшектер. Қыздарға немесе ұлдарға, тіпті ересектерге арналған – арнайы электронды тақталары бар. Менің өмірімде конструкторлар бала кезімнен болды. Анам маған кез келген нәрседен құрастырғанымды айтатын. Қазір мен робототехникамен шындап айналысуға бел будым. Осы оқу жылынан бастап мен Маяқұм ауылындағы үйірмеге, жақында ашылған "Робототехника" үірмесіне барамын. Сыныпта біз роботтармен жұмыс жасаймыз, алгоритмдік тілде бағдарламалаймыз.

Жақында анам маған алғашқы конструкторымды сыйға тартты Makeblock, одан мен өзімнің алғашқы роботымды құрастырдым mBot 2.

Роботтарға белгілі бір затты көтеріп, орнын ауыстыру, өзгерту, сындыру немесе одан басқа әрекет жасау керек. Роботтардың қолдарын робототехника саласында ағылшынша end effectors деп атайды.

Екі дөңгелекті теңгеру роботы.

Теңгеру роботтары әдетте гироскоп қолданады. Гироскоп арқылы робот қаншалықты тез және қай жағына қарай құлап жатқанын анықтап, дөңгелегін құлап жатқан жаққа қарай айдайды. Сонда робот ішіндегі төңкерілген маятниктің динамикасына байланысты секундына жүздеген рет жиілігімен теңгеруге тырысады^.Қазіргі кезде теңгерумен жұмыс істейтін көптеген роботтар шығарылды. Робот деп автоматтандырылған құрылғы ретінде қарастырсақ, Segway робот емес, қарапайым роботтың мобилді платформасы RMP (Robotic Mobility Platform) ретінде қабылдауға болады. Мысал ретінде NASA-ның Robonaut роботын қарастырсақ, робот Segway платформасына құрастырылғанын байқаймыз.

Makeblock mBot 2 V1.1 робот конструкторы – STEAM білім берудің негізгі идеясын жүзеге асыратын негізгі роботтық жинақ: әртүрлі салалардан білім алу және ғылыми тәсілдерді тәжірибеде қолдану үшін аралас орта құру. Ересектер тарапынан ең аз араласу арқылы бала электроника, физика және робототехникадан бір уақытта білім ала отырып, модульдерден роботтарды өз бетінше жасай алады.

ІІ. Негізгі бөлім

2.1.Роботтардың тарихы мен дамуы

Жұмыс барысында мен сыныптастарыммен әңгімелесіп, роботтардың пайда болуы туралы әңгімелестім.

"Робот" деген сөзді естігенде ойыма не келеді? Ғылыми фантастикада бұл сөз роботтың сыртқы түрі адамға ұқсайтынын немесе адамның қабілетіне ие екенін білдіреді, бірақ шын мәнінде қазіргі роботтар адамдарға онша ұқсамайды. Роботтардың неше түрі бар, олар үшін қанша жұмыс түрі бар. Гуманоидты роботтар үшін арнайы сөз немесе термин қолданылады – Android.

Бірінші өнеркәсіптік робот 1961 жылы шығарылған Unimate болды – бұл General Motors корпорациясы автомобильдер шығаруда қолданатын механикалық қол. Робот әрекеттер тізбегін орындады.

Роботтар күнделікті тапсырмаларды сәтті орындайды, олар әсіресе адамдар үшін қиын немесе қауіпті қайталанатын жұмыстарды орындау кезінде ыңғайлы. Бүгінгі таңда әлемде миллиондаған робот адам қызметінің барлық салаларында қолдануды тапты. Олар ұшақтар мен пойыздарды басқаруда, мұхит түбіне түсуде, ғарышта жұмыс істеуде, көліктерді құрастыруда, ғимараттарды күзетуде, микрочиптер жасауда, әскерилер пайдалануда, құтқарушыларға көмектесуде қолданылады.

         Дастарқаныңыз берекелі болсын десеңіз, үйіңізге ырыс кірсін десеңіз, отырған адамдардың ықылас-пейілі өз шаңырағыңызға аусын десеңіз алдымен дастарқаныңызға нан қоюды ұмытпаңыз. Өйткені жай нанның өзінде пенделердің көзіне көрінбейтін адамдарды тартатын қасиет бар.

          Бұл тақырыпты таңдау себебім, қазіргі кезде нанның қадірін білмей, аяқ асты немесе қоқысқа тастаған кездері көп кездеседі. Сонымен  қатар наннан  жасалатын  тағам  түрлері де  көп. Оның  әрқайсысы қандай үлкен еңбекпен, диқаншылардың маңдай терімен, қаншама адам еңбегімен дастарқанға келетініне көз жеткізу.

        Робот – бұл белгілі бір бағдарлама бойынша өндірістік және басқа операцияларды жүзеге асыруға арналған автоматты құрылғы. Роботтың әрекеттерін әрқашан тапсырмаға сәйкес бағдарламаланған микропроцессор басқарады. Роботты жаңа тапсырманы орындау үшін әрқашан жылдам қайта бағдарламалауға болады.

Сонымен, робот:

Автоматты машина;

Сыртқы әсерлерге жауап береді;

Бағдарлама бойынша жұмыс істейді.

Роботтың үш маңызды сипаттамасы бар:

Ұтқырлық (роботтардың түрлерін жылдам өзгерту);

Жан-жақтылық (көптеген тапсырмаларды орындау);

Автоматизм (Бағдарламалаудан кейін ол автоматты түрде жұмыс істейді).

Роботтар робототехникада қолданылады. "Робототехника" ұғымы Исаак Асимовке тиесілі. Робототехника (robot and technique тілінен; ағылш. robotics) - автоматтандырылған техникалық жүйелерді жасаумен айналысатын қолданбалы ғылым.

 Робототехниканың негізгі заңдары:

Робот адамға зиян келтіре алмайды.

Робот адамның бұйрығын орындауы керек.

Робот өзінің қауіпсіздігіне қамқорлық жасауы керек.

Электр энергиясы технологиясының дамуы адамзатқа құрылғыларды әлдеқайда ұзақ уақыт қуаттай алатын жаңа қуат көзін берді. Сонымен қатар, өндірістегі еңбегін алмастыра отырып, күрделі механизмдерді адам үшін жұмыс істеуге мәжбүрлеудің алғашқы әрекеттері басталады.

Қазірдің өзінде 1808 жылы француз тоқымашысы Джозеф Мари Жаккард перфокарталар арқылы бағдарламаланатын тоқыма станогын ойлап тапты. Әзірге ол робот емес, заманауи автоматтандырылған желілердің аналогы болды. Бірақ дәл осы жерде заманауи робототехника негізделген бағдарламалау принципі өнеркәсіпте алғаш рет жүзеге асырылды.

1898 жылы Тесла алғаш рет радио арқылы қашықтан басқарылатын өздігінен жүретін қайықты көрсетті.

Дегенмен, алғашқы жұмыс істейтін роботты жасаған адам американдық инженер Рой Уэнсли деп есептеледі. Ол 1928 жылы жасаған "Герберт Телевокс" деп аталатын механизм есіктер мен терезелерді ашуға, пешті, электр қозғалтқыштарын және т.б. сөндіруге қабілетті гуманоидты машина болды.

Роботтардың негізін қалаушы рөліне тағы бір үміткер Эрик болды, оны 1928 жылы британдық әскери Уильям Ричардс жасаған. Механизм аяқ-қолды қозғалтып қана қоймай, сонымен қатар әзіл-қалжың шығара отырып, бірқатар сұрақтарға "мағыналы" жауап бере алды.

Өнеркәсіптік роботтың алғашқы прототипі 1898 жылы пайда болды – бұл американдық инженер Баббит жасаған манипулятор, оның көмегімен дайындамалар ыстық пештен алынды.

1948 жылы АҚШ-та General Electric компаниясы атом реакторында жұмыс істеуге арналған алғашқы өнеркәсіптік роботты жасады. Оның ерекшелігі кері байланыстың болуы болды – оператор оның жұмыс кеңістігіндегі қозғалысын көріп қана қоймай, сонымен қатар механизмді дәлірек басқаруға мүмкіндік беретін манипулятор тұтқасының дамыған күшін сезіне алды.

Бүгінде роботтар іс жүзінде барлық қызмет салаларына еніп кетті. Өнеркәсіп, ғылыми зерттеулер, энергетика, медицина, ойын–сауық, әскери операциялар, тіпті ғарыш кеңістігі - заманауи автоматты немесе қашықтықтан басқарылатын механизмдер өте кең қолданылады, тіпті адам еңбегін біртіндеп ығыстырып шығарады. Осылайша біздің қоғам болашаққа өздері байқамай қадам басты.

mBot 2 роботын құрастыру

Мен өз жобам үшін көптен бері роботымды құрастыратын конструкторды таңдадым. Мен компанияның өніміне тоқталдым, ол- Makeblok. Бұл арзан, сүйкімді, берік, көптеген қондырмалар жиынтығы бар, оны конструкторлармен біріктіруге болады , басқарудың көптеген нұсқалары бар.

Менің не істегенімді біліп алыңыздар! mBot 2 роботын құрастыру.

Менің роботым неден тұрады. Makeblock mBot2 робот конструкторы жаңа бағдарламалау тәжірибесін алуға арналған оқу құрылғысы болып табылады. Робот информатика сабақтарына және жеке пайдалануға және оқуды кодтауға жарамды. Жиын бастауыш және орта мектеп оқушылары үшін жасалған, бірақ оның кең мүмкіндіктеріне байланысты үлкенірек оқушыларды да қызықтырады.

 Құрылғы микроконтроллермен жабдықталған және бірнеше түрлі сенсорлармен жабдықталған кең желі мүмкіндіктеріне ие, соның арқасында құрылғыны басқару одан да қызықты және әртүрлі болады. Бұл роботта бағдарламалаумен, жасанды интеллектпен, робототехникамен қарапайым негіздермен танысу үшін тапсырмаларды одан әрі күрделендіріп алу үшін қажет нәрсенің бәрі бар.

Процесс кодтаудың блоктық принципінен бастап объектіге бағытталған кодтауға көшуді қамтиды. Бір ортада жұмыс істеудің арқасында оқудағы күрделілікті арттыру оңай, ал оқушылар бір материалмен жұмыс істеуге қызығушылық танытады.

Робот басқару элементтеріне сымсыз қосылым арқылы қосылады. Құрылғы сыйымдылығы 2500 мАч батареямен жабдықталған, ол оңай және жылдам зарядталады.

mBot 2 роботын бағдарламалау

Құрастырудан кейін біз mBot 2 роботымызды бағдарламалай бастаймыз.

Бұл үшін қандай әдістер бар екендігі туралы ақпаратты қарастырайық және жүйеге енгізейік.

1-әдіс – мобильді құрылғыны пайдалану.

Қораптан шыққан робот, мен жазғанымдай, 3 жұмыс режимі бар:

1. қашықтан басқару пульті – жарық диодтары ақ түспен жанады;

2. кедергілерді болдырмау - жарық диодтары жасыл;

3. қара сызық бойымен жүру - жарық диодтары көк түспен жанады.

1-режимде Makeblock қолданбасын орнату арқылы мобильді құрылғыдан Bluetooth арқылы роботқа қосылуға болады.

Бұл қолданбада сіз mBot2 -мен ойнап қана қоймай, оны бағдарламалай аласыз.

Өзіңіздің қашықтан басқару құралын жасауға болады. түймелерді қосып, кейбір әрекеттерді орындау үшін кодты жазыңыз.

2-әдіс – mBot 2 роботының тұрақты жүктемесіз бағдарламаны тікелей орындауына арналған робот микробағдарламасы.

Бұл үшін:

1. роботты қосыңыз және оны компьютерге сыммен қосыңыз;

2. mBlock бағдарламасын іске қосыңыз (жаңа нұсқа 5.0 болса да, мен тұрақты 3.0 нұсқасын ұнатамын);

3. мәзірден Boards - mCore тақтасын таңдаңыз;

4. қосылу үшін COM портын көрсетіңіз Connect - Serial Port - қажетті нөмірмен COM портын көрсетіңіз (оны COM және LPT порттары бөліміндегі Құрылғы менеджерінде тексеруге болады).

5. Қосылу - Микробағдарламаны жаңарту пәрменін орындаңыз. Терезеде сандар пайда болады және Жүктеп салу аяқталды хабары пайда болуы керек.

Осылайша робот mBlock бағдарламасында орындаушыға айналады және компьютерге сым арқылы қосылған болып қалады.

Бұл жағдайда бағдарлама «Жасыл жалау басылғанда» блогынан басталады және әдеттегідей Scratch бағдарламасында жасыл жалаушамен іске қосылады.

3 жол. mBot 2 роботымен бағдарламаның автономды орындалуы.

Бағдарлама mBlock-та жасалады және автономды орындау үшін роботқа жүктеледі.

Бұл үшін

1. Arduino режиміне өтіңіз;

2. программа «mBot 2 program» командасымен басталуы керек;

3. Жүктеп салу үшін портты да көрсетіңіз (Қосылу - Сериялық порт), содан кейін Arduino-ға жүктеп салу түймесін басыңыз.

4. Жүктеп салудың аяқталуын күтіңіз.

Жүктеп алғаннан кейін mBot компьютерден ажыратылуы мүмкін. Бірақ өзгертулер енгізілгеннен кейін бағдарлама роботқа әр жолы қайтадан жүктелуі керек.

Бұл әдістің жалғасы Arduino тақтасы сияқты Arduino IDE-де «ересек» бағдарламалау болып табылады.

Зауыттық микробағдарламаны қалпына келтіру

Егер бағдарламалаудан кейін көрсету үшін үш режиммен бастапқы күйді қайтару қажет болса, онда бастапқы микробағдарламаны mBlock бағдарламасында Connect - Reset Default program - mBot командасын орындау арқылы оңай қалпына келтіруге болады.

Қолдану әдістерін жұмыс мақсатына қарай таңдаймыз.

Сыныптастарымның сауалнамасының нәтижелері

Мен 4-сынып оқушылары арасында сауалнама жүргіздім, менің құрдастарым конструктор құрастыруды ұнататынын, ол туралы бірдеңе білетінін, шындап айналысқысы келетінін және қандай робот жасауды армандайтынын білу үшін.

Менің сауалнамама 47 адам қатысты - біздің мектептің екі екінші сыныбы.

Сұраққа: "Сіз конструктор ретінде ойнағанды ұнатасыз ба?" 45 адам жақсы көретінін айтты, сондықтан бұл тақырып көпшілікті қызықтырады деп ойлаймын.

Келесі сұрақ бойынша: "Сіз конструкторлардан ойыншықтар жасауды жақсы білесіз бе?"

44-і иә, 3-еуі ғана жоқ деп жауап берді.

Мен де білуге бел будым: "Мектепте робототехника пәні пайда болғанын қалайсыз ба?" Бұл сұраққа 43 жауап берді – иә, 4 - жоқ.

Осы сауалнамадан мен көптеген адамдар конструктормен ойнағанды ұнататынын және көптеген адамдар "Робототехника" сияқты мектеп пәніне қызығушылық танытатынын көремін.

ІІІ. Қорытынды

Қазіргі кезде робототехника барлық салаларда және кәсіптерде қолданылады: өнеркәсіпте, медицинада, соғыста, тіпті ғарышта роботтар бізге үй шаруасында көмектеседі, мүмкін болашақта олар жалпы адамзаттың көптеген кәсіптерін алмастырады.

Зерттеу барысында мен робот жасау өте қызықты, тартымды және танымдық процесс екенін көрсеткім келді. Роботтарды жасауда нағыз ғалымдар мен инженерлер еңбек етуде, бірақ әрбір оқушы солардың бірінің дизайнын ойлап таба алады.

Мен құмарлығымның мамандығыма айналғанын қалаймын, бірақ егер мен дизайнер болмасам, робототехникамен айналысу кезінде алған дағдыларым болашақта оқуымда да, жұмысымда да пайдалы болатынын білемін.

Менің де мақсатым бар: бағдарламалауды үйренуді жалғастыру және келесі жылы тағы да күрделі тапсырманы орындауға бағдарламаланған жетілдірілген роботпен қандай да бір байқауға қатысу.

Пайдаланылған әдебиеттер:

1.     "Жас бағдарламашылар мен конструкторларға арналған ойын робототехникасы: mBot b mBlock" Александр Григорьев, Юрий Винницкий.

2.     Internet: www.bhv.ru

3.     Балалар энциклопедиясы. Болашақтың технологиясы., М; ред. "Менің алғашқы роботым M - bot" жобасы.Әріп – 2007

4.     Косаченко С.В. Оқу роботын бағдарламалау mBot. – Томск, 2019. – 90 б.

5. Мектепте және үйде робототехника. | Винницкий Юрий Анатольевич, Григорьев Александр Т.

mBot 2 роботын құрастыру 

«Ш.Уәлиханов атындағы жалпы білім беретін мектеп»

коммуналдық мемлекеттік мекемесінің 4 сынып оқушысы

Ноғайбек Аяулым Мұхитқызы

«mBot 2 роботын құрастыру» aтты ғылыми зерттеу жұмысының

К Ү Н Д Е Л І Г І

(2024 жыл)

«Ш.Уәлиханов атындағы жалпы білім беретін мектеп»

коммуналдық мемлекеттік мекемесінің 4 сынып оқушысы

Ноғайбек Аяулым Мұхитқызының

«mBot 2 роботын құрастыру» aтты ғылыми зерттеу жұмысына

Пікір

Ноғайбек Аяулым Мұхитқызының зерттеу жұмысының тақырыбы өте өзекті болып табылады. Оқушы өзінің роботын құрастырып, бағдарлама берген.

Зерттеу әдістемесінің сапасына келетін болсақ, деректі, дәлелді, мысалдар келтірілген. mBot 2 роботын жүргізген.

Ғылыми ізденістер арқылы тақырыпты ашуға тырысқан. Ауызша түсіндіруі жақсы. Жұмыс жақсы деңгейде орындалған. Оқырмандарды қызықтыратын фактілер кездеседі.

Ноғайбек Аяулым Мұхитқызы өз жұмысын одан әрі әлі де зерттеп, толықтырады деп ойлаймын.

Пікір беруші: Шылманова Г.

«Ш.Уәлиханов атындағы жалпы білім беретін мектеп»

коммуналдық мемлекеттік мекемесінің 4 сынып оқушысы

Ноғайбек Аяулым Мұхитқызының

«mBot 2 роботын құрастыру» ғылыми зерттеу жұмысына

Пікір

Ноғайбек Аяулым Мұхитқызы 4 сынып оқушысы ғылыми жұмысқа робототехникадан зерттеу жүргізген. «mBot 2 роботын құрастыру» зерттеу жұмысы роботтарды қолдану мақсатында жасалған.

Робототехникадан жасалған ғылыми-зерттеу жобасы роботты таныстыру, құрастыру және бағдарламалауға көмектеседі. Соның нәтижесінде мBot 2 роботын өзі құрастырып шықты.

Роботтардың тарихы мен дамуын зерттеу. Конструктордың көмегімен Makeblok жылжымалы роботты құрастырған және бағдарламалаған.

Ноғайбек Аяулым Мұхитқызы осы жұмысты жазарда көптеген материалдар жинақтаған. Тәжірбие жасап көрген.

Ноғайбек Аяулым Мұхитқызы өте ізденімпаз, талантты, жауапкершілікті сезінетін шәкірт. Сондықтан мен ұстазы ретінде шәкіртімнен үлкен жетістіктер күтемін.

Оның жазған ғылыми жұмысы робототехника ғылымын зерттеуге өз үлесін қосады, өзгелерге үлгі болады деген сенімдемін.

Пікір беруші: Төрегелдиева Әлия

Ш.Уәлиханов мектебінің

Информатика пәні мұғалімі