«ИСПОЛЬЗОВАНИЕ РАЗЛИЧНЫХ СИСТЕМ ПЕРЕДАЧИ ДВИЖЕНИЯ С ЦЕЛЬЮ УВЕЛИЧЕНИЯ СКОРОСТИ РОБОТА, СОБРАННОГО НА БАЗЕ КОНСТРУКТОРА ЛЕГО»

Здравствуйте мы сегодня хотим вам представить наш  проект. Тема нашего проекта «ИСПОЛЬЗОВАНИЕ РАЗЛИЧНЫХ СИСТЕМ ПЕРЕДАЧИ ДВИЖЕНИЯ С ЦЕЛЬЮ УВЕЛИЧЕНИЯ СКОРОСТИ РОБОТА, СОБРАННОГО НА БАЗЕ КОНСТРУКТОРА ЛЕГО»

У всех мальчишек есть хотя бы   один конструктор ЛЕГО. И мы тоже не исключение, нам нравится  собирать различные постройки, машинки  из разноцветных кубиков ЛЕГО. В прошлом учебном году в ЦРТДиЮ мы   занимались конструированием и программированием на конструкторе Lego Education Wedo, это было  интересно и познавательно. В этом году мы стали заниматься в объединении «Робототехника» с конструкторами LEGO MINDSTORMS EV3. Нам нравится  конструировать и изменять конструкции роботов, вносить в них дополнения. Чтобы убедиться в том, что улучшились характеристики модели, её надо испытывать. Самое лучшее испытание – это участие в соревнованиях. Мы решили в этом году поучаствовать в соревнованиях «Гонки по коридору». Для участия в соревнованиях нам необходим робот, который будет быстро преодолевать дистанцию и не сбиваться с пути.

1сл

Цель нашего проекта: создание модели робота с высокими скоростными характеристиками.

 Задачи которые мы поставили перед собой:

- изучить требования  положения о соревнованиях «Гонки по коридору»;

- изучить механизм действия ременных и зубчатых передач, особенности применения этих передач при конструировании;

- выбрать модель робота, отвечающую всем требованиям соревнований;

- сконструировать  робота на базе конструктора LEGO MINDSTORMS EV3.;

- запрограммировать робота с помощью программного обеспечения LEGO MINDSTORMS EV3;

- испытать модель робота на скоростные характеристики.

2сл.

Мы выдвинули гипотезу:

 Скоростные характеристики робота могут измениться, в зависимости от выбора системы передачи движения от мотора к колесам и от выбора конструкции робота.

В качестве объекта исследования будем рассматривать конструкцию робота, а предметом исследования будут модели роботов с различными системами передачи движения.

Для проведения исследования мы выбрали следующие методы:

Метод наблюдения, поисковой метод.

Для подготовки робота к соревнованиям мы изучил большое количество литературных источников в интернете о соревнованиях «Гонки по коридору» и посмотрели видео о данных соревнованиях.  Наблюдали за роботами, которые у нас уже построены и запрограммированы, как  они преодолевают дистанцию, как  они ездят по прямой.

Метод моделирование и конструирование:

Мы рассмотрели несколько видов моделей, но решили попробовать создать свою модель робота.

Метод эксперимента.

Нам нужно  сконструировать робота, запрограммировать его на определенные данные в качестве системы передачи движения мы будем использовать зубчатые колеса и шкивы. В ходе тестирования мы должны определить: скорости движения робота при различных системах передачи движения.

3 сл

Во время работы над проектом мы изучили зубчатые и ременные повышающие и понижающиющие передачи. Нашли и ознакомились с положением о проведении соревнования по робототехнике «Гонки по коридору»

Цель соревнований: за максимально короткое время и полностью автономно робот должен пройти дистанцию.

4 сл

Следующим этапом нашего проекта был выбор конструкции робота. Мы рассмотрели две основные конструкции роботов конструкцию с рулевыми колесами и базовую конструкцию.

Преимущество модели с рулевыми колесами это возможность установки нескольких двигателей на ведущие колеса, что позволит увеличить общую мощность механизма и как следствие скорость. Недостаток схемы – это сложность выполнения поворотов: но для наших соревнований нам это не важно.

- базовая или "танковая" схема, такая тележка значительно легче т.к отсутствует поворотный мотор и одно колесо. Значит модель легче и быстрее. А скорость - это наш главный аспект, который мы должны учитывать для подготовки  к соревнованиям «Гонки по коридору». Это важно, поскольку нужно выполнить задание быстрее всех.

5сл

Мы знаем, что колесо большего диаметра проедет больше расстояние, чем колесо маленького диаметра. Поэтому для своей модели мы выбрали большие колеса.

Выбрав две основные модели  и взяв самые большие колеса  мы провели эксперименты с этими моделями.

6 сл

 Результаты исследования показаны на слайде.

По результатам  нашего исследования мы остановили свой выбор на базовой модели робота.

7сл

Чтобы достичь лучшего результата мы решили установить на базовую модель робота  шкивы и ремень. К мотору мы присоединили большой шкив, а на колеса маленький и между ними натянули ремень. Это поможет нам увеличить крутящий момент с мотора на колеса нашего робота. Но так как шкивы у нас в наборе двух диаметров 2.4 см и 0.8 см, а диаметры ремней разные, соответственно и натяжение будет разное. В ходе исследования на базовой модели мы меняли положения привода с переднего на задний. Нам необходимо  провести исследование, как натяжение ремня может изменить скорость.

8 сл

Результаты исследования представлены на слайде на слайде.

9 сл.

По данным нашего исследования  базовая модель со шкивами  диаметрами 2.4 см и 0.8 см и натянутым между ними ремнём диаметром 3.4 см с задними ведущими колесами проезжает дистанцию быстрее всех исследуемых моделей за 4.3 с. На данном этапе нашего исследования этот робот даёт самые лучшие результаты и может претендовать на участие в соревнованиях. Но так как один  ремень во время эксперимента  порвался, а при проведении другого эксперимента соскочил со шкива, мы решили, что это не совершенная модель и будем продолжать наш эксперимент.

На следующем этапе нашего проекта мы взяли ту же базовую модель робота и стали использовать зубчатые колеса разного диаметра, привод обоих моделей – передний. Мы исследовали всего две модели т.к. только две пары зубчатых колес подошли в конструкцию данного робота.

10 сл

По результатам исследования двух базовых моделей с зубчатыми колесами, модель робота с использованием зубчатых колес с 12 зубьями и 40 зубьями  прошёл дистанцию  за 1.2 с. Этот результат наилучший за все исследование.

 Нам стало интересно, возможно ли создать модель робота, который ещё быстрее пройдет дистанцию .

11 сл.

Для этого мы решили использовать в модели робота и шкивы, и зубчатые колеса, тем самым ведущими колесами в нашей модели стали передние и задние.

Результаты исследования перед вами.

Проведя данное исследование мы не получили лучшего результата. Наш робот ухудшил свои скоростные характеристики по сравнению с базовой моделью с зубчатыми колесами с зубьями 12/40. Поэтому эту модель мы не будем рассматривать для участия в соревнованиях.

12 сл

Вывод. Работая над проектом мы решили все поставленные задачи. Рассмотрев все полученные данные при исследовании каждой модели, мы пришли к выводу, что базовая модель с зубчатой, повышающей передачей с зубьями 12 и 40 штук выполняет задание, то есть преодолевает коридор  быстрее всех. Из этого следует, что данную модель можно выставлять на ближайшие соревнования и у неё есть большие шансы стать победителем.

13 сл

14 сл

Спасибо за внимание!

15 сл