суббота, 17 января 2015 г.

Идея для занятия: шагающие роботы. Часть I

Традиционно в большинстве учебных центров на занятиях робототехникой большая часть времени уделяется программированию, а вопросы механики освещаются очень редко, можно даже сказать - по необходимости.

С другой стороны это довольно интересная область для большинства школьников младших и средних классов - они получают результат с помощью уже известных им навыков конструирования - соединения деталей.
Результат получается за небольшой промежуток времени, он практически сразу работает, и, в зависимости от конкретной темы, может быть использован для проведения интересных экспериментов.

В этом цикле статей предлагается рассмотреть предварительный план занятия по конструированию шагающих роботов. Занятие проводится по той же методике, что используется в STEM-центрах Университета Иннополис.

Часть I. Что лучше - колесо или нога?

Занятие стоит начать с того, чтобы обсудить с учащимися, какие традиционные способы перемещения известны для робототехнических механизмов.

В ходе мозгового штурма рисуйте на доске концептуальную карту, которая может выглядеть в итоге следующим образом:

Сформирована на основе информации из статьи на сайте ASAR.

Для ускорения генерации идей мозгового штурма используйте примеры из окружающего нас мира: транспорт, животный мир.

Перед тем, как перейти к следующей части обсуждения попросите учащихся ознакомиться со следующими видео-роликами

Шагающий робот SHAFT


Робот-внедорожник The Journey Robot на шести колесах преодолевает препятствия в лесу


Пусть после просмотра каждого ролика в ходе командного обсуждения будут предоставлены ответы на следующие вопросы:
  1. В каких условиях данные роботы выполняли свои задачи?
  2. С точки зрения перемещения в каких условиях робот выполнял свою задачу наиболее эффективно?
  3. Перечислите, какие задачи с точки зрения перемещения по твердой поверхности, данный робот уже не сможет выполнять?
  4. Что можно предложить изменить в конструкции этого робота, чтобы он мог выполнять более широкий класс задач, связанных с перемещением.

После обсуждения вопросов, пусть один представитель из команды озвучит их перед другими командами.

Следующей частью обсуждения является понимание какие есть преимущества и недостатки у колесных механизмов и какие у шагающих.
Выводы обсуждения могут быть следующими:

Колесные роботы:
Преимущества
Недостатки
более простая конструкциянебольшая эффективность в неподготовленной среде
более высокая скорость перемещения в подготовленной средевлияние на окружающую среду (оставляют за собой непрерывную колею, тратя на это большую энергию)

Шагающие роботы:
Преимущества
Недостатки
может перемещаться в большинстве ландшафтовсложное управление для обеспечения стабилизации (моноподы, биподы)
может функционировать в той же среде, где и человеклибо
малое влияние на окружающую среду (взаимодействие с грунтом происходит только в местах упора стопы)сложность конструкции, большое количество моторов (гексаподы)

Материалы помогающие подготовиться к обсуждению:
Статья на сайте ASAR
Статья "Ноги, колеса или гусеницы?" на сайте robot-online.ru
Статья "ШАГАЮЩИЕ МАШИНЫ" в журнале "Теория Механизмов и Машин"


Завершите обсуждение рассказом о том, что у некоторых исследователей возникает идея сделать гибридные устройства, которые бы обладали преимуществами как одного, так и другого способа перемещения. Ниже примеры таких устройств:

Робот Halluc II - шагающе-ездящий механизм.


Quattroped - еще один робот совмещающий в себе, как шагание, так и движение с помощью колес.

Комментариев нет:

Отправить комментарий

Related Posts Plugin for WordPress, Blogger...