Астана қаласы

«Қаныш Сәтбаев атындағы № 61 орта мектеп»

Тақырыбы: «Портрет салушы роботты программалау»

Секциясы: Робототехника

Орындаған: 7-сынып оқушысы Мамадалиев Нұрсұлтан Бекзатұлы

Жетекшісі: информатика пәні мұғалімі Есболова Айгерім Өмірханқызы

Астана қ, 2022 жыл.

АННОТАЦИЯ

Өнер мен технологияны байланыстыра отырып өнім шығаратын компаниялардың болашағы зор. Суретші роботтар 1985 жылдан кейін пайда болып, қазіргі уақытқа дейін дамып келеді. Суретші роботтар ауыл шаруашылығы, өнеркәсіп, автомобиль өндірісі, косметика, ыдыс-аяқ өндірісі сияқты түрлі салаларда күрделі детальдарды жасанды интеллект көмегі арқылы бояуға мүмкіндік береді. Тарихта портрет салушы көптеген ерекше роботтар болған. Бізге қолжетімді Arduino-машинаның денесіне фломастер бекітіп сурет салуды үйретуге болады. Әмбебап білім беретін LEGO MINDSTORMS EV3 де «суретшілік талантқа» ие. Жобаның мақсаты LEGO MINDSTORMS конструкторында портрет салушы роботты құрастырып, кез-келген ұлы тұлғалардың суретін салуды үйрету.

МАЗМҰНЫ

Кіріспе

1. Суретші роботтардың тарихы және қолдану салалары

1.1. Ерекше суретші-роботтардың түрлері

1.2. Суретші робот конструкторлары

1.3. Mindstorms EV3 және бағдарламалау ортасы

2. Mindstorms EV3 конструкторның негізінде суретші роботты программалау

2.1. Портрет салушы роботты программалау

2.2. Материалды роботқа жүктеу

2.3. Жасалынған жұмысты тексеру

Қорытынды

Пайдаланған ақпараттар және ақпараттық дереккөздер тізімі

КІРІСПЕ

Зерттеудің мақсаты. «Портрет салушы роботты программалау» атты жобаның мақсаты: LEGO MINDSTORMS EV3 45544 базалық жинағы арқылы суретші роботты құрастырып, әртүрлі тұлғалардың портреттерін салуды үйрету.

Зерттеудің өзектілігі. Бейнелеу өнерінің дамуына жасанды интеллектің қосар үлесін зерттеу қазіргі уақыттағы өзекті тақырыптардың бірі. Өнер мен технологияны байланыстыра отырып өнім шығаратын компаниялардың болашағы зор. Портрет салу және LEGO MINDSTORMS конструкторында әртүрлі роботтарды құрастырып, оларға программа кодын жазған ұнайды. Программалау, робототехника, өнер салаларына қатысты қызығушылықтарымды біріктіретін жоба жасауды жөн көрдім. Ғылыми жобаның негізгі мақсаттарының бірі интеллектуалды механизмдердің барлық түрлерін жобалау және құрастыру мүмкіндігі беретін қуатты микропроцессорлары бар Lego конструкторында қазақ елінің бірнеше ұлы тұлғаларының суретін салатын роботты құрастырып, программалау.

Міндеттер:

• Суретші роботтардың тарихын зерттеу;

• Заманауи портрет салушы роботтарының түрлерін және олардың атқаратын функцияларын зерттеу;

• Суретші роботтар қандай программалау тілдерінде бағдарламаланатындығын зерттеу;

• Mindstorms EV3 конструкторы және оның бағдарламалау ортасы негізінде роботтың құрылымы мен жұмыс істеу принципін зерттеу;

• Mindstorms EV3 конструкторы негізінде суретші роботты құрастыру.

• Роботқа әртүрлі тұлғалардың суретін салуға арналған бағдарлама жазу және сыныптастарыма таныстыру

НЕГІЗГІ БӨЛІМ

1.Суретші роботтардың тарихы және қолдану салалары

«Робот» термині чехиялық Rossumovi Univerzální Roboti фантастикалық пьесасынан шыққан. Пьеса алғаш рет 1921 жылы көрсетілді, ал 1923 жылға қарай ол өзінің танымалдылығына байланысты 30 тілге аударылды. Роботтардың өздерін физикалық түрде жасалған жасанды агенттер ретінде анықтауға болады, олар жиі қайта бағдарламаланатын және қайталанатын тапсырмаларда тамаша орындайды.

Суретші роботтар 1985 жылдан кейін пайда болды. Олар алғаш рет автомобиль өнеркәсібіне, оның ішінде Мичигандағы General Motors зауытында таныстырылды. Суретші роботтардың қолданылу салалары өте ауқымды және адам жұмысын жеңілдетуге мүмкіндіктер береді.

Өнеркәсіптік роботтар, оның ішінде сурет салатын роботтар адамдарды «қауіпті» жұмыстардан аулақ ұстау, сондай-ақ еңбек өнімділігін арттыру үшін жасалған. Соңғы жылдары суретші роботтар өнеркәсіптік қолдану шеңберінен шығып кетті. Ғалымдар роботтарды креативті етумен қатар, роботтарды қабырғаларды бояу сияқты жерлерде коммерциялық пайдалану үшін қолжетімді ету жолдарын іздеді. [3]

Автомобиль өнеркәсібі

Суретші роботтарды көлік өндірушілері өз көліктеріндегі ұсақ жұмыстарды дәйекті және жүйелі түрде орындау үшін пайдаланады. Бұл роботтардың кейбіреулері автокөліктің барлық бөліктеріне бояу жағу үшін тік және көлденең қозғалатын роботты қолмен жабдықталған. 1985 жылы Mazda Motor Corporation шығарған патентте көліктің есіктерін ашып-жабатын және интерьерді әрлей алатын есік манипуляторы (шағын механикалық қол) бар. Роботтар әр түрлі өлшемдегі автомобиль бөлшектерін бояу үшін пайдаланылады, өйткені олар бір бөліктен екіншісіне ауысқанда бояудың дәйекті жағылуын қамтамасыз етуге көмектеседі. Олар есіктер, сорғыштар, дөңгелектер немесе бамперлер сияқты үлкен сыртқы бөліктерге, сондай-ақ тұтқалар, консольдер және қолғап қораптары сияқты шағын ішкі бөліктерге қолданылады. [3]

Ауыл шаруашылығы және құрылыс машиналары

Ауылшаруашылық және құрылыс жабдықтарын бояу өте маңызды, өйткені мұндай машиналар ауыр ортада қиын жұмыс жағдайларына тап болады. Бояу машиналарды тоттан қорғауға және олардың қызмет ету мерзімін ұзартуға көмектеседі. Бұл салада өнімнің брендингімен ерекшеленуге тырысатын көптеген компаниялар үшін үлкен рөл атқарады, сондықтан жоғары сапалы әрлеу көптеген өндірушілер үшін маңызды мәселе болып табылады. [3]

Ыдыс-аяқ

Ыдыс технологиясы аспаздардың немесе үй аспаздарының қажеттіліктерін қанағаттандыру үшін әртүрлі жоғары өнімді бояу арқылы дамып келеді. Ыдыстардың әртүрлі түрлерінің бірегей өнімділік талаптары бар. Олар жылуды біркелкі өткізе алуы, тозуға және ыдыс-аяқты бірнеше рет пайдаланудан болатын әсерге төтеп беруі, жабыспайтын бояумен қамтамасыз етуі, максималды тазалау қабілетін қамтамасыз етуі және күшті эстетикалық тартымдылыққа ие болуы керек. [3]

Косметика

Косметика өнеркәсібінде қолданылатын контейнерлердің көптеген түрлері бар. Бұл саладағы өндірушілер қаптаманың мінсіз көрінісіне аса назар аударады, көбісі айналық әрлеуді пайдаланады. Қайта өңдеуге кететін шығындарды азайту үшін негізгі жабынды өте біркелкі және нөлдік ауытқумен тегіс жағу керек. Бұған диспенсердегі ағын жылдамдығын, аппликатордан келетін жұқа спрейді және бояу роботы беретін өте тұрақты спрейді бақылау арқылы қол жеткізіледі.

Әр түрлі салаларда кескіндеме роботтарының болуын арттыру үшін адамдар ойлап тапқан бірнеше идеялар бар. Осындай идеялардың бірі технология профессорларынан келеді; ішкі қабырғаларды бояуға арналған робот. Дизайн роботтарды қабырғаларды еркін айналдыра алатын және оларға бояу жағуға болатын «роликтерге» айналдыруға бағытталған. Үміт - адамдарға интерьерді бояудың уыттылығын сақтау және қабырғаларды аяқтауға кететін уақытты азайту. Дизайнерлердің пікірінше, роботты коммерциялық тұрғыдан қолжетімді ету үшін оны арзан жасауға болады. [3]

Cloudpainter — роботтарды әзірлеумен айналысатын компания, олар тек түсті бояудан «есептеу шығармашылық қабілетіне» ие және егжей-тегжейлі және түпнұсқа сызбаларды сала алатын роботқа дейін барады. Роботтың бірнеше роботтық қолдары бар 3D басып шығарылған бояуы бар және жасанды интеллект пен терең оқыту арқылы бағдарламаланған. [1]

Шунсуке Кудо жасаған кескіндеме роботы саусақтармен және стереокөрумен жабдықталған. Ол (сандық камераның көзімен) объектіге қарай алады, содан кейін саусақтарымен щетканы алып, нысанды кенепке көшіреді. Робот салыстырмалы түрде кішкентай және алма сияқты кішкентай заттарды сала алады. [1]

Айдан Меллер жасаған Гуманоид роботы Ai-Da жасанды интеллект алгоритмдері арқылы оның робот қолын, қылқаламын және палитрасын пайдаланып картиналар жасайды. [1]

Clockwork, робот-маникюр шебері екі 3D камераның көмегімен тырнақты шамамен 30 секундта бояйды. [1]

1.1. Ерекше суретші-роботтардың түрлері [2]

1.2. Суретші робот конструкторлары

Балаларға арналған робот дизайнерлері де сурет салуды біледі. Робот-суретші DAGU Doodle Bot жинағы ағылшын әріптерін жаза алады және сіз оны кез келген кескіндерді жасауға бағдарламалауға болады. Arduino және Mindstorms EV3 конструкторларына қалам жапсырып, С++, Python программалау тілдері бағдарламалауға болады. Mindstorms EV3 және оның бағдарламалау ортасына толығырақ тоқталып өтейік.

1.3 Mindstorms EV3 және оның бағдарламалау ортасы

LEGO Mindstorms – бағдарламаланатын роботты жасауға арналған конструктор. Қарапайым Lego бөліктерінен басқа (арқалықтар, осьтер, тақталар және т.б.) EV3 жиынтығы мыналарды қамтиды:

• кіріктірілген қозғалтқыштардың айналу сенсорлары және ультрадыбыстық сенсорлар;

• түс сенсоры, гиродатчик және екі сенсорлық сенсор;

• инфрақызыл сенсор;

• қайта зарядталатын батарея;

• үш электрлік сервомотор;

• қосу кабельдері.

• USB кабелі.

сурет 7

Робот пен оған арналған бағдарламаны жасау кезінде әрбір сенсордың жұмысының мәнін түсіну қажет. Бұл білім роботтың траекториясын, оның функционалдығын және т.б. Дұрыс есептеуге мүмкіндік береді. Олардың кейбіреулерін қарастырайық.

Конструктордың негізгі элементі EV3 микрокомпьютері (микропроцессор) болып табылады, ол Mindstorms роботының «миы» болып табылады, ол Mindstorms роботының өмірге келуіне және әртүрлі әрекеттерді орындауына мүмкіндік береді. Микрокомпьютер (микропроцессор) EV3 құрамында: процессор, FLASH жады (16 мегабайт), Linux операциялық жүйесі және т.б. Қозғалтқыштарды басқарады және сенсорлардан деректерді жинайды.

Конструктордың маңызды элементтерінің бірі сервомотор болып табылады. EV3 Brick құрылғысымен жұмыс істеуге арналған бұл элементте қозғалтқышты басқа қозғалтқыштармен қосуға мүмкіндік беретін, роботтың тұрақты жылдамдықпен қозғалуына мүмкіндік беретін кірістірілген айналу сенсоры бар.

Lego Mindstorms EV3 роботы айналасындағы әлем туралы ақпаратты бірнеше сенсорлардан алады: ультрадыбыстық сенсор, сенсорлық сенсор және түстерді тануға мүмкіндік беретін сенсор.

EV3 ультрадыбыстық сенсоры объектілерге дейінгі қашықтықты өлшеуге мүмкіндік береді.

Жанасу датчигі роботқа түртуге жауап беруге мүмкіндік береді, үш жағдайды таниды: түрту, басу және босату. Сондай-ақ, ол бір реттік және бірнеше рет басу санын анықтай алады.

Түс датчигі роботқа өзіне әкелінген нысанның түсін анықтауға, жарықтандыру дәрежесін, шашыраңқы жарық пен шағылысқан жарықты өлшеуге мүмкіндік береді.

Mindstorms EV3 бағдарламалық жасақтамасы бүкіл әлем бойынша ғалымдар мен инженерлер қолданатын графикалық бағдарламалау тілі labview негізінде жасалған. Бағдарламалық құрал пәрмен блоктарын сүйреп апару мүмкіндігін береді.

Осылайша, бағдарламаларды жазу үшін диаграммада функционалдық блоктарды орналастыру керек. Блок түріне байланысты әрбір блокты конфигурациялауға болады. Мысалы, «Орташа қозғалтқышта» 5 жұмыс режимі бар:

1. Өшіру,

2. Қосу және бұру,

3. Белгілі бір секунд ішінде қосу,

4. Қосу және белгілі бір градусқа бұру,

5. Белгіленген санды қосыңыз және бұраңыз.

Таңдау үшін көптеген бағдарламалық блоктар бар.Олар алты категорияға топтастырылған:

1. Іс-әрекет (жасыл),

2. Ағынды басқару (қызғылт сары),

3. Датчиктер (сары),

4. Деректер операциялары (қызыл),

5. Қосымша (көк),

6. Менің Блоктарым (цианид) (сурет.17).

Интуитивті интерфейс алдымен қарапайым бағдарламаларды жасауға, содан кейін бағдарламалау дағдыларын өнімді түрде дамытуға мүмкіндік береді, бұл күрделі көп деңгейлі бағдарламаларды жасауға және әртүрлі эксперименттік жұмыстарды жүргізуге мүмкіндік береді. [4]

2. Mindstorms EV3 конструкторының негізінде суретші роботты программалау

Жоба атауын «Портрет салушы роботты программалау» деп алдым. Қаныш Сәтбаевтың портретін салатын роботты бағдарламалау кезеңдері, алгоритмдері мен принциптеріне тоқталатын боламыз. Бірақ роботты кез-келген адамның портреттін салуға бағдарламалауға мүмкіндік бар.

2.1. Робот салатын портретті дайындау

Ең алдымен белгілі бір фоторедакторда робот салуы тиіс портретті дайындап аламыз. Біздің жағдаймызда editor.0lik.ru онлайн фото редакторын қолдандық. Қаныш Сәтбаевтың портертін жүктеп, келесі қадамдарды орындаймыз: [6] (сурет 8-9)

1. Обрезка құралымен артық аймақты қию.

2. Слои-дублировать слой командасын орындау

3. Новый корректирующий слой -черное&белое таңдау

4. Сolor Dodge таңдау

5. Изображение-коррекция-инвентировать командасын орындау

6. Фильтр – Размытие по Гауссу әдісі арқылы радиусты белгілеу

7. Файл export+as PNG командасы арқылы суретті құрылғыға сақтау.

с урет 8-9

Ары қарай фоторедакторда дайындалған суретті Scratch бағдарламасына жүктеп, суретті робот үшін түсінікті координаттар тізбегіне аударуымыз керек. Ол үшін pict_coord программасын қолдандық. [5] (сурет 10-11)

сурет 10-11

Робот үшін түсінікті координаттар тізбегін scratch программасынан импорт жасап алғаннан кейін робот процессорына түсінікті болатындай pict_coord.rtf форматында сақтаймыз.

Scratch pict_coord бағдарламасы келесі алгоритм бойынша жұмыс істейді: (сурет 12-13)

сурет 12

сурет 13

525тг - Сатып алу

Материал ұнаса әріптестеріңізбен бөлісіңіз

Ватсапта бөлісу Телеграммда бөлісу Фейсбукта бөлісу Сілтемені көшіру

Материал жариялап тегін сертификат алыңыз!

Бұл сертификат «Ustaz tilegi» Республикалық ғылыми – әдістемелік журналының желілік басылымына өз авторлық жұмысын жарияланғанын растайды. Журнал Қазақстан Республикасы Ақпарат және Қоғамдық даму министрлігінің №KZ09VPY00029937 куәлігін алған. Сондықтан аттестацияға жарамды

Материал жариялау Сертификатты жүктеу

Ресми байқаулар тізімі

Республикалық байқауларға қатысып жарамды дипломдар алып санатыңызды көтеріңіз!

Тізімді көру