«ZNAP» роботын құрастыру

М. Горький атындағы №16 мектеп-лицей

Тақырыбы: «ZNAP» роботын

құрастыру

Орындаған: Бухарбаева Кундызай

Қазалы қаласы

Мазмұны

І. Кіріспе............................................................................................. 2 бет

ІІ. Негізгі бөлім..................................................................................3-8 бет

• Робот......................................................................................... 3 бет

• Робот тарихы............................................................................ 4 бет

• LEGO® MINDSTORMS® EV3 жинағы............................... 5 бет

• Знап роботын құрастыру........................................................ 6-7 бет

• Бағдарламаны роботқа енгізу.................................................. 8 бет

ІІІ. Қорытынды................................................................................... 9 бет

Қолданылған әдебиеттер ....................................................................10 бет

Кіріспе

«ҚазРоботикс» Қазақстандық білім беру және спорттық робототехника федерациясы «ЭКСПО — 2017» көрмесінің ұйымдастырылуы қарсаңында «100 нақты қадам» Ұлттық жоспарын жүзеге асыру мақсатында құрылған.

Федерация мақсаты: болашақта қазақстандық инженерлердің жас буынын даярлау, білім беру және спорттық робототехниканы насихаттау арқылы ғылыми-техникалық бағытты дамыту. Осы мақсатқа сүене отырып, қазіргі заман талабына сай ағым жасағанымыз дұрыс.

Қоғамдық салалардың барлығын ақпараттандыру, оқу үдерісін қарқындандыру негізгі жалпы білімді жаңғыртып, оның рөліне жаңаша көзқараспен қарауды талап етеді. Қазақстан Республикасында білім беру мен ғылымды дамытудың 2016-2019 жылдарға арналған мемлекеттік бағдарламасының мақсаты экономиканың орнықты дамуы үшін білім берудің және ғылымның бәсекеге қабілеттілігін арттыру, адами капиталды дамыту болып табылады. Жоғарыда аталған мақсаттарды іске асырудағы ең маңызды міндеттердің бірі қазіргі ғылымның ықпалдасқан салаларын дамыту және оларды заманауи мектептің білім беру үдерісіне кіріктіру болып табылады. Осыған байланысты оқушыларға ғылыми-техникалық білім берудің робот техникасы сияқты саласының өзектілігі артады.

Робот техникасы негіздерін үйрету тиімділігі ол сабақтардың ұйымдастырылуына және төмендегі әдістердің қолданылуына байланысты:

Мақсаты: Робот техникасы саласын кеңінен насихаттау. Осы ғылыми жетістіктің бар екенің елге жария ету. «Znap» роботы мен таныстыру. «Znap» роботына программа жасауды үйрену.

Робот

Робот (чех. robot, robota — еріксіз еңбек, rob — құл; чех жазушысы К. Чапек ойлап шығарған сөз, ол алғашқы ұғымында “жұмысқа шебер адам” мағынасында қолданылды) — антропоморфтық (адам тәрізді) әрекеттер, қимылдар жасайтын машина; адам жүрісі мен қимылын еліктететін автоматтандырылған кұрылғы.

Робот қоршаған әлеммен әрекеттескен кезде адамның (жануарлардың) қызметтері мен іс-әрекеттерін ішінара немесе толық атқарады. Алғашқы роботтар адамның қозғалысы мен сырт пішінін қайталады. Олар ойын-сауық мақсаттарында пайдаланылды. Қазіргі кезде тұрмыстағы көптеген қызметтерді атқаратын, қадағалайтын, мүгедектер мен сәбилерге көмекші, көңілін аулайтын, т.б. роботтар жасалынды, интеллектуалдық роботтар да пайда бола бастады. Робот техниканың дамуы барысында адамдарды бір сарынды ауыр жұмыстардан, жоғары радиациялы, жоғары немесе төмен температура жағдайларындағы және адам қатынауы қиын жерлердегі (су астында, ғарышта) жұмыстардан босататын автоматтық құрылғылар мен механизмдертүрінде жасалып, олар үнемі жетілдіріле түсуде. Мұндай құрылғылар мен механизмдер өнеркәсіптік роботтар деп аталады.

Tesla Motors компаниясының автомобильді зауытындағы роботтар.

Өнеркәсіптік роботтар – өндіріс процесінде адамның қозғалу және басқару сияқты іс-әрекеттерін (өндіріс заттарының орнын ауыстыру т.с.с.) және технологиялық құралдардың (айла-тетіктердің) қызметтерін орындайтын автоматтық машина. Адамның қатысуынсыз бір немесе бірнеше технологиялық операцияны, өңделетін бұйымды тиеу мен түсіруді қоса алғанда автоматты түрде орындайтын технологиялық өңдеуші машиналардың, өндірістік машиналардың, тасымалдау және көмекші жабдықтардың жиынтығын робот-техникалық кешен деп атайды. Робот-техникалық кешеннің, әдетте, электрондық есептеу машинасы(ЭЕМ) немесе микроконтроллер негізіндегі бағдарламалық басқару жүйесі болады. Робот-техникалық кешен “адамсыз технологияны” енгізудің негізі болып табылатын икемді өндіріс жүйелерінің бастапқы буыны болып табылады. Робот-техникалық кешенді пайдалану жұмыс күшінің тапшылығы жағдайында өте маңызды.

LEGO® MINDSTORMS® EV3 жинағы

EV3 – бұл жай конструктор емес, ол көптеген күрделі электронды құрамдас бөліктерден тұратын роботтардың конструкторы болып табылады

LEGO® MINDSTORMS® EV3 жинағының құрамына 541 бөлшек кіреді.

1. LEGO® (жанындағы көрінісі) жинағы бөлшектерін сенімді сақтауды қамтамасыз ету үшін төзімді пластикалық қорапта ұсынылып отыр. 

2. Қораптың жоғарыдан қарағандағы көрінісі. Қораптың қақпағын ашқанда Базалық Жинақ (Core Set) атауы бар картонды мұқабаны көресіздер.

3. Картонның астында қызыл түсті сұрыпталған жаймада LEGO® бөлшектері жинақталған. Бұл өз кезегінде құрастыру үрдісін оңтайландыруды және бөлшектердің дұрыс тәртіпте сақталуын қамтамасыз етеді

EV3 бөлшектері

Бөлшектер 4 үлкен топты құрайды:

1. Электронды құрамдас бөліктер:

   • EV3 модулі.

   • Датчиктер.

   • Моторлар.

   • Байланыстырушы кабельдер.

2. Тегершіктер, дөңгелектер және белдіктер.

3. Байланыстырушы элементтер.

4. Құрастырылымдық элементтер.

• Бөренелер.

«Znap» роботы

Znap роботы EV3 модульден, екі үлкен мотордан, орташа мотор және ультрадыбыстық датчиктен тұрады.

EV3 микрокомпьютері. EV3 жұмыстың ми орталығы болып табылады.

Ол негізгі поцессорды құрайды, яғни бағдарламаларды жіберіп және басқа да электронды бөліктерді бақылайды. Аталмыш бағдарламалаушы микрокомпьютер LEGO® MINDSTORMS® Education EV3 роботының жүрегі мен миы болып табылады.

Негізгі қызметтері:

• Ішіне салынған жарықдиоды бар дыбыстар мен суреттерді жаңғырту, мүмкіндігінше басқару;

• EV3 микрокомпьютердегі тікелей мәліметтерді тіркеу және бағдарламалау мүмкіндігі;

• Орнатылған Bluetooth бақылаушы;

• Wi-Fi қолдаушы.

• микрокомпьютердің жұмыс тәртібіне арналған өзгеретін түстер қызметі бар алтыбатырмалы интерфейс басқару;

• жоғары өткізгіштігімен монохромды дисплей;

• орнатылған спикер;

• USB порт;

• mini SD форматындағы жады картасын оқуға арналған слот;

• 4 порт енгізу және и 4 порт шығару.

Мотор (тартпа, қозғалтқыш) тек қана роботты емес, сонымен қоса түрлі механизмдер мен манипуляторды қозғалысқа әкелетін роботтың ажырамас бөлігі болып табылады. Бір сөзбен айтқанда, мотор робот үшін электр қуатын қозғалыс қуатына айналдырады.

Негізгі қызметтері:

• кіріктірме айналу тетігі;

• 1 градусқа дейін өлшеудің дәлдігі.

EV3 орташа моторы роботтың жылдамдығы, шапшаңдығы мен көлемі оның жүк көтергіштігінен маңыздырақ болғанда өте қолайлы.

Негізгі қызметтері:

• Кіріктірме айналу тетігі.

• 1 градусқа дейін өлшеудің дәлдігі.

Датчик — әр түрлі ақпаратты (температура, жылдамдық, сәуле, түс, дыбыс) өлшеуге арналған құрал. Датчиктер электронды және механикалық болып бөлінеді. Ультрадыбысты датчик дыбыс толқындарын жіберіп, қайтып келген сигналдарды оқиды және нысандарды тауып, оларға дейінгі қашықтықты есептейді. Датчик «көздерінің» айналысындағы қызыл түсті жыпылықтамайтын жарық, оның «Өлшеу» режимінде тұрғанын айтады.

Ультрадыбыстық датчиктің негізгі қызметтері:

• қашықтықты өлшейді;

• нысандарды анықтайды.

Бағдарламалау — компьютерлік бағдарламалардың құру үдерісі. Бағдарламалау өнер, ғылым, математика және инженерия салаларын кірістіреді.

Бағдарламалау тілі — компьютер бағдарламаларын жазуға арналған арнайы нұсқаулықтармен белгілердің жиынтығы. Бағдарламалау тілі есептеуіш машина орындайтын бағдарламаның сыртқы келбетін және әрекеттерін анықтайтын ережелер жиынтығынан тұрады.

LEGO^® MINDSTORMS^® Education EV3 бағдарламалық жасақтамасы графикалық бағдарламалау тілінде негізделген. Нұсқау ретінде графикалық блогтар пайдаланылады. Оны сабақ кезінде қолданған өте ыңғайлы. Бағдарламалық блогтар атқаратын қызметіне қарай топтарға жіктелген. Роботтарды басқаруға қажетті барлық командалық блогтар бағдарламалаудың ортаңғы облысындағы бағдарламалау палитрасында орналасқан.

Znap роботының қызметі. Құбыжыққа ұқсас робот үлгісін құрастырдық. Znap роботы бір мезгілде жылжиды және шағыстырылатын кішкентай құбыжық. Робот ультрадыбысты датчик арқылы жақындаған объектіні анықтайды.

Бағдарламаны роботқа енгізу

1. LEGO® MINDSTORMS® EV3 бағдарламасын ашыңыз.

2. «Znap» атты жаңа жобаны құрыңыз, бағдарламаны «Znap _1» деп атаңыз.

3. Дайын «Znap» деген бағдарламаны ашыңыз.

4. Өз бетіңізбен берілген бағдарламаны қайталап көріңіз.

5. Немесе сіз дайын бағдарламаны жобаңызға көшіріп алсаңыз да болады.

6. Жобаны сақтап, EV3-ге енгізіңіз.

Қорытынды

Қазіргі кезде роботтардың көптеген түрлері бар, әртүрлі орталарда әртүрлі жолмен қолданылады. Қолдану мақсаты мен сыртқы келбеті әртүрлі болғанымен, құрылымына келгенде баршасында 3 бірдей жерлері бар:

Әр робот механикалық негізі - құрылғы, рамадан тұрады. Сол раманың түрі қолданылатын мақсатына қарай өзгереді. Мысалы, робот лай мен құмның үстімен жүретін болса, шынжыр тракторлар қолданылуы мүмкін. Механикалық жағы ойлап табушының бір бөлек мәселенің шешімі, робот жүретін жердің қоршаған ортасына байланысты. Роботтың формасы атқаратын функциясымен тікелей байланысты.

Әр робот электр бөлшектерден тұрады. Сол бөлшектер робот жүйелерін толығымен бақылайды. Мысал ретінде шынжыр арқылы жүретін роботты алсақ, сол шынжырларды жүргізу үшін күш керек. Сол күш электр қуаты ретінде келіп, сымдар арқылы өтіп, батареяда сақталады; осы негізгі схема. Газбен істейтін машиналар да газды қолдану үдерісі үшін токты керек етеді.

Барлық роботтар кішкене болса да компьютер кодын керек етеді. Сол алгоритмде робот қалай жұмыс істейтіні көрсетіледі. Код жазған адам программаның ішінде робот шешімін қалай және қашан қабылдап, әрекет ететінін жазады. Сол шынжыр арқылы жүретін робот өзінің механикалық дизайны мен құрылысының арқасында лайды керемет етіп, өзінің батареясынан сымдар арқылы керек мөлшерде энегия алса да, компьютер программасынсыз орнынан жылжымайды; өйткені программа роботқа қашан, қайда жылжу керек екендігін айтады. Программа роботтың негізгі мәнін құрады. Роботтың механикалық және электр бөлшектері керемет әрленіп, бірақ жазылған программасы нашар болса, роботтың жұмыс істеуі екі талай, істесе де, қозғалуы мен жұмыс істеуі ретсіз болады. Негізгі үш түрлі алгоритмдер бар: қашықтан басқару, жасанды интеллект және гибрид.

Жұмыстың өзектілігі:  Қазақстан Республикасында өнеркәсіптің жеделдетіле индустрияландырылуы, жаңа технологиялардың қарқынды дамуы өскелең ұрпақты жоғарғы білікті техникалық сала мамандары ретінде даярлауды талап етеді. Осы талапқа сай тұру үшін робот құрастырудағы алдыңғы елдер қатарында тең тұруымыз керек.

Ұсыныс: Болашақ кішкене балдарда демекші робот техника саласын дамыту үшін әр мектептерге материалдық көмек беріліп, арнайы орталық ашылып ірі жарыстарға қатыстырып жетістікпен бөлусуге мүмкіндік болса.

Қолданылған әдебиеттер тізімі

1. http://tainy.net/53508-razvitie-sovremennoj-robototexniki.html

2. nis. robotics.edu.kz

3. Интернет желісі

4. В.В.Фаронов – Робот техника

5. Айзек Азимов. «Я – робот». 2005 год

6. Кирнос В.Н.- Робот техникасы

7. А.Ремнев – Информатика