Жантасова Ж.З., Садакбаева А.

Восточно-Казахстанский государственный университет имени С.Аманжолова, г.Усть-Каменогорск

Имитация работы робота-погрузчика на базе конструктора LEGO Mindstorms EV3

В современном обществе идет внедрение роботов в повседневную жизнь, очень многие процессы занимаются роботами. Сферы применения роботов различны: промышленное производство, медицина, строительство, геодезия, метеорология и т.д.

Специалисты, обладающие знаниями в области инженерной робототехники, в настоящее время достаточно востребованы. Благодаря этому вопрос внедрения в учебный процесс, начиная уже с начальной школы и далее на каждой ступени образования, включая ВУЗы, остается актуаленым.

Активное внедрение образовательной робототехники в школы и высшие учебные заведения позволяет успешно решать одну из главных проблем: прогрессирующий дефицит квалифицированных инженерно-технических кадров на рынке труда, что особенно важно для развивающихся стран.

Изучние дисциплины «Робототехника» способствует:

- созданию среды, основанной на лабораториях инженерной направленности, где обучающиеся изучают комплекс дисциплин, включающих информатику, математику и трехмерное программирование, технологию производства деталей с помощью оборудования быстрого прототипирования;

- обеспечению равного и широкого доступа обучающихся к освоению передовых технологий, практических навыков их применения;

- повышению мотивации к изучению естественных наук;

- объединению в группы обучающихся с разными интересами и разделять обязанности.

В Казахстане образовательная робототехника только начинает свое становление, создан оригинальный прототип робота (руководитель проекта Н. Каримжан). В области школьной робототехники на сегодняшний день занимается фирма Lego (подразделение Lego Education) с образовательными конструкторамы серии Mindstorms. В некоторых странах (например в США, Японии и Корее) при изучении робототехники используются и более сложные кибернетические конструкторы.

Активное участие и поддержка отечественных и международных научно-технических и образовательных проектов в области робототехники и мехатроники позволит ускорить подготовку кадров, развитие новых научно-технических идей, обмен технической информацией и инженерными знаниями, реализацию инновационных разработок в области робототехники в Казахстане.

Наше исследование направлено на разработку на базе конструктора LEGO Mindstorms EV3 макета робота с дистанционным управлением, который будет собирать отходы, собирать оставшейся мусор, выполнять работы по погрузке грузов.

Изучение учебных роботов на базе LEGO-конструкторов основана на программируемых процессор-контроллерах, управляющих интерактивным сервомотором. Результат проекта представляет собой алгоритм дистанционного управления игровым роботом по погрузке промышленного мусора.

На первом этапе участники проекта познакомились с основными компонентами конструктора Lego Mindstorms NXT 2.0, интерфейсом среды NXT-G; научились управлять роботом при помощи блока Move; изучили средства для получения роботом информации из окружающего мира; способы организации повторяющихся действий в языке NXT-G; способы передачи данных между блоками; способы организации ветвлений в языке NXT-G; возможности языка NXT-G по созданию собственных блоков (подпрограмм); возможности использования переменных и констант в языке NXT-G; возможности использования потоков в языке NXT-G; возможности использования датчика оборотов.

Для дистанционного управления роботом было применено беспроводное подключение – Bluetooth. Если в компьютере нет встроенного адаптера Bluetooth, то понадобится USB-адаптер Bluetooth.

Прежде чем вы сможете установить соединение по Bluetooth между модулем EV3 и компьютером, на котором запущено программное обеспечение EV3, необходимо включить Bluetooth на модуле EV3.

Чтобы отключить модуль EV3 от компьютера, нажмите кнопку «Отключить» рядом с кнопкой «Обновить» на странице аппаратных средств.

На сегодняшний день нами освоена технология конструирования базовых роботов на основе комплекта LEGO Mindstorms EV3; реализована технология дистанционного управления роботами; разработан алгоритм дистанционного управления роботом погрузчиком (рис.1).

Рис.1. – Сконструированный робот-погрузчик

В перспективе будут решаться задачи усложнения программ управления робототехническими устройствами, будут исследованы вопросы адаптации лабораторных роботов к условиям производства, теории и методологии создания интеллектуальных систем и робототехнических комплексов

Конструирование программируемых роботов в условиях лаборатории робототехники позволит в будущем запустить в производство промышленные образцы, выполняющие работы в тоннелях, подвальных помещениях, стройплощадках в тяжелых условиях температурного режима, радиационного и другого вида загрязнений.

Список литературы:

1. Белоусов И.Р. Дистанционное обучение механике и робототехнике через сеть Интернет / И.Р. Белоусов, Д.Е. Охоцимский, А.К. Платонов [и др.] // Компьютерные инструменты в образовании. – 2003.– №2.– C. 34-41.

2. Василенко Н. В. Основы робототехники./ Н.В. Василенко, К.Д. Никитин, В.П. Пономарев, А.Ю. Смолин. – Томск: МГП «РАСКО», 1993.

3. Основы программного пакета NXT 2.0. / Н.С. Виноградов, А.С. Храбров- М.: НТ Пресс, 2012. – 258 с.

4. Предко М. 123 эксперимента по робототехнике / М. Предко: пер. с англ. В.П. Попова.– М.: НТ Пресс, 2007.– С.544.

5. Филиппов С.А. Робототехника для детей и родителей / Под.ред. А.Л.Фрадкова. - СПб.:Наука, 2010. – 458 с.

6. Юревич Е.И.. Основы робототехники / Е.И. Юревич. - СПб.:БХВ Петербург, 2010. – 256 с.