Проект: Робот «Подъемный кран»

Министерство образования и науки Республики Казахстан

Филиал АО «Национальный центр повышения квалификации «Өрлеу» «Институт повышения квалификации педагогических работников

по Акмолинской области»

Проект

Робот «Подъемный кран»

Подготовили:

Лукин В.В, учитель информатики КГУ Садовой ОШ, Атбасарского р-н,

Янченко И.А, учитель информатики КГУ Новокиенской СШ, Жаксынский р-н,

Муканова М.К, учитель информатики ГУ Основной школы п.Бестобе, г.Степногорск ,

Галина М.Е, учитель информатики ГУ Сабндинская СШ имени Усенова, Коргалжинский р-н ,

Сыздыкова А.С, учитель информатики ГУ Средняя школа №2 п. Бестобе, г.Степногорск

Проверила:

Омарова А. Б., старший преподаватель кафедры ППС ПРУ

ФАО НЦПК «Өрлеу» ИПК ПР по Акмолинской области»

г. Кокшетау, 2017 г.

Содержание

Аннотация

Сегодня в мире используются миллионы роботов. Применение им нашлось практически во всех сферах человеческой деятельности. Роботы управляют самолётами и поездами, спускаются в жерла вулканов и на дно океана, помогают в строительстве космической станции, в сборке автомобилей и производстве микрочипов, охраняют здания, используются военными для разведки и разминирования, помогают спасателям искать людей под завалами. Нет такой области, в которой человек не попытался создать себе помощника.

В некоторых областях они уже могут работать более эффективно, с большей точностью и меньшей вероятностью ошибки, чем доктора люди. Скоро в будущем можно будет совместить робохирургов с технологиями диагностирования (экспертные системы уже давно используются для постановки диагнозов, анализа рентгеновских снимков и т. п.). В этой области робототехника соприкасается с телехирургией, удалёнными операциями, выполняемыми человеком по видеосвязи.

В ближайшем будущем, к 2020-2025 активно будут использоваться микророботы, размером в сантиметры и миллиметры. Они будут использоваться в медицине, в сельском хозяйстве (как умные сенсоры) и во многих других областях. А лет через 10 получат распространение первые нанороботы. Нанороботы смогут выполнять строительство нужных структур из молекул и атомов, что позволит обойтись без специальной подготовки исходных материалов.

Промышленные роботы находят свое применение, главным образом, на промышленных производствах и в научных лабораториях. Военные роботы предназначены как для военных операций (в качестве основной действующей силы), так и для помощи военнослужащим: это и роботы для переноски тяжестей (американский проект BigDog как раз и разрабатывался с надеждой на то, что робот сможет переносить снаряжение и помогать солдатам на территории, где не способен передвигаться обычный транспорт), и роботы-саперы, и активно разрабатываемые сейчас экзоскелеты.

Бытовые роботы предназначены для помощи человеку в повседневной жизни. Сейчас бытовые роботы не слишком распространены, однако есть все основания предполагать широкое их распространение в ближайшем будущем.

Введение

Актуальность модели заключается в том, что ни одна стройка не может обойтись без подъемного крана. Подъемный кран используется на станции технического обслуживания, на заводах и т.д. Проблема существующих подъемных кранов состоит в том, что человеку, управляющему краном необходимо высоко подниматься в кабину и оттуда управлять перемещением грузов – наш кран управляется с помощью программы.

Цель проекта: создать робота – подъемный кран, который служит на стройке, СТО, на заводах.

Задачи проекта:

• сконструировать модель робота, выполняющего функции подъёмного крана

• создать программу для робота, которая позволила бы ему двигаться в определенном направлении, управлять краном.

Задачи проекта – моделирование, конструирование и программирование нашей модели с помощью конструктора LEGO MINDSTORMS EV3 и дополнительных датчиков.

2.Основная часть

1. История создания кранов

рис.1.Реконструкция римского крана в боннском музее

рис.2. Реконструкция средневекового крана в Бельгии

рис.3. Кран с ручным приводом XIX века. Германия

Простейшие подъёмные краны, как и большинство грузоподъёмных машин, до конца XVIII века изготовлялись из дерева и имели ручной привод^[8].

В XI-XII веках, с развитием торговли и мореплавания, стали появляться первые варианты современных кранов. Они обладали ручным приводом, либо приводом от топчаковых колёс. Конструкции кранов вначале выполнялись из дерева, а крюки и оси делали из стали^[9].

Подобный кран, сохранившийся до наших дней, был спроектирован и изготовлен в 1330 году. Он обладал возможностью поворота и приводился в движение от топчаковых колёс. В XIV веке при возведении собора в Кёльне использовался подъёмный кран с приводом от 2 топчаковых колёс. Этот кран имел грузоподъёмность 5 т и высоту 15 м^[10].

К началу XIX века ответственные, быстро изнашивающиеся детали (оси, колёса, захваты) стали делать металлическими. В 20-х гг. XIX века появились первые цельнометаллические подъёмные краны сначала с ручным, а в 1830 годах — с механическим приводом^[8].

Первый паровой подъёмный кран создан в Великобритании в 1830 году, гидравлический — там же в 1847. Двигатель внутреннего сгорания был использован в подъёмном кране в 1895, а электрический двигатель в 1880—1885почти одновременно в США и Германии. Это были мостовые краны с одномоторным приводом. В 1890 созданы подъёмные краны с многомоторным индивидуальным приводом в США и Германии^[8].

Первый прототип современных башенных кранов появился в 1913 году: кран, созданный Юлиусом Вольфом, обладал поворотной платформой, расположенной в верхней части башни. Ещё через 15 лет появляется первый башенный кран с балочной стрелой, а в 1952 году — с подъёмной^[11].

1. Инструкция по сборке робота крана

Продумав все конструкционные элементы, мы приступили к конструированию модели.

Для создания модели подъемного крана мы использовали:

• LEGO Mindstorms EV3

• программное обеспечение LEGO Mindstorms EV3

В таблице приведены основные блоки и их использование в проекте.

Сборку робота мы начали с конструирования подъемного устройства, в котором использовали средний мотор, жестко скрепленный с подъемным блоком. Подъемный блок мы решили сделать, скрепив два колеса, затем средний мотор вместе с блоком укрепили на раму. Раму с помощью дополнительных деталей жестко скрепили с большим мотором. Дополнительно к раме присоединили два колеса. Жесткий мотор соединили с двумя ходовыми колесами. В конце сборке конструкции был установлен процессор EV3.

рис.1

рис.2

рис.3

рис.4

рис.5

1. Программирование работы робота крана.

рис.6

2.5 Практическая часть

Робот кран за программирован следующими действиями:

- подъем груза на определенную высоту,

- перемещение робота крана вместе с грузом на определенное расстояние,

- опускание груза на землю,

- подъем груза на определённую высоту,

- возвращение в исходную точку.

рис.7

Заключение.

Мы представили Вашему вниманию созданную нами действующую модель подъемного крана, который служит на заводах, в СТО, на стройках и т.д.

При создании подъемного крана с помощью Лего-конструкторов, мы применяли различные виды передач, повторили ранее известные, и изучили новые законы физики, повторили особенности конструирования роботов вездеходов. Успешно решили задачи программирования. Созданная нами модель позволяет отрабатывать различные алгоритмы передачи информации, работы c обменом данными в программировании, практически проверяя теоретические сведения.

Подводя итоги нашей работы, мы надеемся, что Казахстанские ученые робототехники обратят внимание на созданную модель и воплотят в реальность нашу идею.

Список использованных источников

1. Калабин И.В. и др. Промышленная робототехника: Под редакцией Шифрина Я.А. – М.: Машиностроение, 2012.

2. Фу К., Гансалес Ф., Лик К. Робототехника: Перевод с англ. – М. Мир, 2010.

3. Шахинпур М. Курс робототехники: Пер. с англ. – М.; Мир, 2010.

4. Ф.Жимарши Сборка и программирование мобильных роботов в домашних условиях – М., НТ Пресс, 2008 г.

5. Д. Вильямс Программируемые роботы – М., НТ Пресс, 2006 г.

6. www.myrobot.ru

7. https://ru.wikipedia.org/ www.roboforum.ru

http://www.roboclub.ru РобоКлуб. Практическая робототехника