Как собрать шлагбаум из лего

Обновлено: 15.05.2024

Занимаясь на спецкурсе «Конструирование» мне приходилось собирать разные модели из конструктора Лего, но модель манипулятора я не собирал. За последнее время появилось много видеороликов про такие устройства, можно увидеть, как они устроены и как работают. Но всегда интереснее увидеть работу такого устройства вживую, поэтому я решил собрать эту модель.

Актуальность темы.

На уроках технологии в 7 классе при изучении технологических систем рассматривают разные механизмы и электротехнические устройства, в том числе на примере манипулятора. Этот материал подробно изложен в учебниках, при выполнении заданий учащиеся пользуются теоретической информацией. Если построить модель манипулятора, то урок будет проходить интереснее и более наглядно.

Постановка проблемы.

Хотелось, чтобы для проведения уроков технологии по изучению механизмов и электротехнических устройств в технологических системах использовалась рабочая модель манипулятора, но в настоящее время такой модели нет.

Цель проекта.

Разработать и построить действующую модель манипулятора в форме руки из конструктора Лего на основе микропроцессора EV–3.

План работы над проектом.

Проанализировать существующие решения.
Составить техническое задание на проектирование.
Разработать и описать конструкцию манипулятора.
Написать программу управления конструкцией.
Протестировать модель.
Оценить получившиеся результаты.

I. Исследование по проблеме.

1.1 Анализ существующих решений.

Манипулятор — механизм для управления пространственным положением орудий, объектов труда и конструкционных узлов и элементов. Это значение закрепилось за словом с середины XX века , благодаря применению сложных механизмов для манипулирования опасными объектами в атомной промышленности. Используется для перемещения различных грузов, получил широкое развитие в современном обществе. Дело в том, что многие материалы, с которыми приходится иметь дело в этой области науки, обладают радиоактивностью – свойством выделять в окружающее пространство опасные для здоровья человека лучи. Механические руки стали устанавливать там, куда доступ человека нежелателен, а сам он, управляющий руками, располагался в другом, безопасном помещении. Сейчас манипуляторы используют в разных производствах.

Рисунок 1. Манипулятор в металлургии

Кран-манипулятор — кран стрелового типа, установленный на автомобильном шасси и служащий для его загрузки и разгрузки одиночными и сыпучими грузами в контейнерах и их транспортировки.

Рисунок 2. Передвижной кран-манипулятор

Для людей с ампутированной конечностью существует Бионический протез.

Bebionic —биоэлектрическая искусственная кисть с приводом электромеханическим и микропроцессорным контролем, созданная для восстановления функции ампутированной конечности.

Рисунок 3. Бионический протез

Принцип действия бионического протеза:

После травмы или в ходе болезни конечность ампутируют. Оставшаяся культя состоит из множества тканей: кожи, мышц, костей, сосудов и нервов. Хирург во время операции выводит сохранившийся двигательный нерв на остающуюся крупную мышцу. После заживления операционной раны нерв может передавать двигательный сигнал. Этот сигнал воспринимает датчик, установленный на протезе. В процессе восприятия нервного импульса участвует сложная компьютерная программа.

Минусы такого протеза:

У такого протеза единственный минус. Это его стоимость.Стоимость бионического протезирования пока высока и может достигать в сложных случаях миллионов рублей. Однако возврат к полноценной жизни трудно оценить в материальном исчислении. По сути, установка бионических протезов – единственная возможность для инвалида вернуться к нормальной жизни: строить и осуществлять планы, содержать семью, добиваться карьерных вершин.

NiryoOne – это 6-осевой манипулятор, созданный специально для производителей, системы обучения и небольших компаний. Согласно Niryo, имеющий шесть осей перемещения манипулятор позволяет выполнять задачи, которые до сих пор были доступны исключительно промышленным роботам. Манипулятор может выбрать и положить на место предметы с помощью вакуумного насоса, захвата или электромагнита. Он поможет автоматизировать 3D-принтер, позволит сверлить отверстия в изделиях. Он может выполнять необходимые домашние работы и даже творчески развлекать детей.

Рисунок 4. Манипулятор серии NiryoOne

Минусом такого манипулятора является его большая стоимость, его можно приобрести за сумму 20000 – 200000 долларов.

1.2 Техническое задание на проектирование.

Проведя анализ существующих манипуляторов, делаем вывод, что форма устройства напоминает руку человека, движения осуществляются с помощью механизмов, таких как рычаг, зубчатые передачи.

Необходимо спроектировать и собрать механическую руку из конструктора ЛЕГО. Манипулятор должен захватывать предметы и перемещать их в нужное место. Для обеспечения автоматической работы устройства необходимо программное обеспечение.

II. Практическое решение проблемы.

2.1 Разработка и описание конструкции манипулятора.

1 ) Для создания самой руки требуется основание, которое могло бы удержать эту руку. После сборки основания на него нужно установить Миникомпьютер Lego MINDSTORMS EV3 и Большой Сервомотор Lego MINDSTORMS EV3 с зубчатым механизмом, которые приводили бы в движение руку, а также датчик касания, при нажатии на который рука бы останавливалась в нужном месте.

2) После сборки основания создаем саму руку. Для того, чтобы рука могла подниматься или опускаться, ставим на конструкцию руки Большой Сервомотор Lego MINDSTORMS EV3 с зубчатым механизмом и датчиком цвета, для того чтобы рука поднималось на определенную высоту.

3) После сборки конструкции руки нужно собрать захватывающий механизм из Среднего Сервомотора Lego MINDSTORMS EV3, с зубчатым механизмом выполняющий роль пальцев.

4 ) После сборки захватывающего механизма устанавливаем его на конструкцию руки и подключаем все сервомоторы и датчики к Миникомпьютеру.

2.2 Разработка и описание ПО.

Прежде чем приступать к составлению компьютерной программы, необходимо составить логическую последовательность действий манипулятора.

Сомкнуть захват, захватив предмет.

Повернуть манипулятор на определенный угол.

Повернуть манипулятор в исходное положение.

Повторить программу необходимое число раз.

В системе ПО записывается подпрограмма для калибровки и синхронизации моторов:

Затем записываем основную программу. Для этого мы должны в программе запрограммировать две кнопки, при нажатии одной из них рука повернулась в определенную сторону, в зависимости от того, где находится предмет:

Потом мы должны запрограммировать средний и большой сервомотор, находящиеся на конструкции руки для того, чтобы рука опустилась с помощью большого сервомотора и захватила предмет с помощью среднего сервомотора:

После того, как рука захватила предмет, мы записываем в программе для большого сервомотора на основании программу для возращения руки в то же положение, в котором она была изначальна. И для среднего, и большого сервомотора находящиеся на конструкции руки мы записываем программу для того, чтобы рука опустилась и отпустила предмет:

1.Оценка проекта.

Мне все же удалось достичь цели проектирования, потому что моя модель манипулятора соответствует техническому заданию на проектирование. Манипулятор выполняет следующие действия: захватывает предмет, осуществляет подъем предмета, затем поворачивается на заданный угол, опускает предмет и раскрывает захват, долее поднимается и возвращается в исходное положение. Работа манипулятора выполняется по заданной программе.

Полученная модель будет являться хорошим наглядным пособием для уроков технологии в 7 классе при изучении механизмов и электротехнических устройств в технологических систем.

Работая над этим проектом, мне потребовались такие умения, как: находить и обрабатывать информацию, читать схемы, чертежи, моделировать и конструировать устройства из конструктора Лего, составлять компьютерную программу, используя язык объектно-ориентированного программирования, работать с текстовым редактором, создавать презентацию в приложении Power point.

Автор этой идеи - Габриель Лакатос в 2018 г придумал, а в 2019 году запатентовал эту интересную технологию. А идёт все из детства и реальной увлеченности автора конструктором Lego.

Блоки Gablok в основном состоят из изолированных балок и перемычек, которые позволяют вам сформировать внешние и внутренние стены деревянного дома, соединяя кубики между собой, как в конструкторе Lego.

Эти элементы необходимы для сборки большой части изолированного каркаса вашего будущего здания.

После того, как сборка изоляционных блоков завершена, вам остается только выполнить кровлю (стропильная система + финишное кровельное покрытие) и закончить строительство, выбрав финишную отделку фасада - имитация бруса, штукатурка, сайдинг - выбираете, что ближе.

Сборка происходит очень быстро и не требует времени на другие процессы - конструктив уже готов!

Изолированные деревянные блоки Gablok состоят из OSB для древесины и EPS для изоляции с добавлением графита, что позволяет значительно улучшить показатели по теплопроводности и огнестойкости утеплителя.

OSB-это тип древесины, состоящий из древесных ламелей и натуральной смолы. Он не содержит формальдегида.
Древесная стружка и ламели сжимаются до образования OSB толщиной 18 мм.

Шарики из полистирола помещают в печь, этот единственный контакт с теплом позволяет пенополистиролу увеличить его размер и объем в 40 раз.
Затем его выливают в формы перед сжатием, чтобы сформировать EPS.
Изоляция состоит из 2% материала и 98% воздуха, что даёт хорошие показатели по теплопроводности.

Эта технология по силам и тем, кто не имеет специальных навыков в возведении малоэтажных зданий и как заверяют производители, один этаж с мансардой площадью до 100 кв. метров можно возвести всего за 2-3 дня, как вам такой срок сборки дома?))

Блоки производят в нескольких вариантах - до 90 см в длину и весом до 7 кг. Для укрепления кладки используют вертикальные доски.

Отзывы клиентов в основном положительные, но их пока немного, тк технология появилась сравнительно недавно, поэтому рано делать какие то выводы, тк информации о недостатках пока просто нет.

И самое интересное - цена. Данный продукт реализуется пока только на территории Бельгии и в России его купить нельзя, увы. Но не стоит отчаиваться - к нам приходят новые технологии, но чуть с запозданием, так что ждем!

А пока жду ваших комментариев - как вам такая технология? Или каркасная лучше? И дом из кирпича и различных блоков(газоблок, пеноблок и др.)- каменный дом - он же на века!

Актуальность: с оздание и совершенствование устройств обеспечивающих безопасность, важная задача современной действительности Объект исследования: устройства «шлагбаум», которые созданы и используются в современном мире Предмет исследования: и стория возникновения шлагбаумов

Цель с оздание устройства «Автоматический шлагбаум» на основе образовательного набора LEGO Mindstorms EV3

Шлагбаум — это специальное устройство, которое используют для преграждения пути . Шлагбаум выступаем незаменимым устройством обеспечивающим безопасность, которое ограничивает посторонний въезд на территорию предприятий, дач, домов, отелей.

Механическое открытие предполагает управление шлагбаумом вручную. Такой вариант требует обязательного присутствия на посту охраны сотрудника, осуществляющего пропуск автотранспорта Одним из явных достоинств автоматических шлагбаумов является возможность дистанционного управления. Данный способ позволяет регулировать работу шлагбаумов на расстоянии, каждый водитель может использовать дистанционные устройства самостоятельно Управление стрелой шлагбаума бывает механическим или автоматическим

У любого шлагбаума основные части — это двигающаяся стрела, перекрывающая дорогу и стойка, на которой она закреплена. Автоматический шлагбаум также имеет двигатель, которым приводится в действие вся система. Обязательное требование к прибору — наличие светоотражающих наклеек, чтобы водители могли видеть шлагбаум в темноте

Наша модель создана на основе робототехнического набора LEGO Mindstorms EV3

Устройство оснащено ультразвуковым датчиком, который обнаруживает приближающиеся объекты. Большой мотор приводит в движение механизм, после перемещения транспортного средства стрела шлагбаума опускается

Чтобы продемонстрировать результат, мы создали транспортные средства, различные объекты

С оздали участок проезжей части, добавили другие элементы для реалистичности

Работая над проектом, мы узнали много интересных фактов из истории появления первых шлагбаумов, о том как они работали, как изменялись и совершенствовались, на протяжении столетий. Использование прибора практически универсально — от частных коттеджей до многоквартирных домов, парковки, отдельных дорог, торговых и промышленных предприятий. Применение шлагбаума обеспечивает необходимый уровень безопасности . Его значение трудно переоценить . Безопасности много не бывает!

Внешний вид набора
С помощью межпредметной проектной деятельности, включающей проектирование, конструирование и программирование робототехнических моделей, ученики начинают понимать, как соотносится реальная жизнь и абстрактные научные теории и факты. Благодаря использованию ориентированных на ключевые предметы естественно-научного цикла начальной школы учебных материалов, We Do 2.0 помогает ученикам научиться задавать правильные вопросы и делать правильные выводы об окружающем их мире. Ученики учатся определять проблемы, работать сообща, находя уникальные решения и каждый урок совершая новые открытия.

Подробное описание конструктора

Конструктор LEGO Education WeDo дает ученикам возможность сделать сборку робота и запрограммировать простые модели LEGO через приложения в компьютере.

В наборе 280 элементов, в том числе двигатель, датчики движения и положения, а также LEGO USB Hub (коммутатор). Совмещая программное обеспечение и учебное пособие, можно выполнить 12 тематических заданий общим объемом в 24 часа. Учебное пособие приобретается отдельно.

Базовый набор We Do 2.0, ПО и Комплект учебных проектов представляют собой готовое образовательное решение, поощряющее любопытство учеников и развивающее их навыки научной деятельности, инженерного проектирования и программирования. Базовый набор поставляется в удобной для использования в классе пластиковой коробке. В комплект поставки входят: СмартХаб We Do 2.0, электромотор, датчики движения и наклона, детали LEGO, лотки и наклейки для сортировки деталей.

Базовый набор WeDo предназначен для работы 1-2 учеников. В комплект поставки входит Комплект учебных материалов и ПО We Do 2.0 (для устройств под управлением Windows 7/ 8.1/ 10 / MacOS / iOS / Android / CromeOS.

УМК для использования ВЕДО 2.0 в рамках изучения окружающего мира, технологии, информатики в соответствии с требованиями ФГОС и STEM методологией.

Задания WeDo 2.0 Maker

Для выполнения этих трёх заданий требуется Базовый набор LEGO® Education WeDo 2.0 (45300). Кроме того, предоставляются вспомогательные материалы для педагогов и учащихся начальной школы, содержащие всё необходимое для развития навыков конструирования в процессе создания моделей для решения существующих задач из различных областей реальной жизни.

Курсы электронного дистанционного обучения

Данная программа дистанционного электронного обучения включает в себя информативные видео ролики, мультфильмы, тесты и обеспечивает эффективное и уверенное освоение возможностей платформы ВеДо 2.0.

Программа он-лайн обучения по ВЕДО 2.0 для педагогов

Программа дистанционного электронного обучения представляет собой интенсивный курс, который поможет педагогу начальной школы полноценно освоить возможности платформы WeDo 2.0. Доступные языки: английский (США) и немецкий.

Основные цели обучения:

Исследование, моделирование и конструирование решений.
Вовлечение учеников в изучение предметов естественно-научного цикла с помощью практико-ориентированного подхода.
Развитие базовых навыков программирования и алгоритмического мышления.
Развитие навыков совместной работы, коммуникативных и презентационных компетенций, умения аргументированно представить свою точку зрения.
Развитие критического мышления, навыков поиска решений поставленных задач.
Использование научного подхода при изучении физических явлений и законов.

Что нового в WeDo 2.0?

АВТОНОМНОСТЬ (Для подключения к компьютеру больше не нужны провода. Используйте беспроводной протокол Bluetooth!)
МУЛЬТИПЛАТФОРМЕННОСТЬ (ВЕДО 2.0 техникс поддерживает все популярные платформы ОС: Windows, MacOS, iOS и Android.)
НОВОЕ ПРОГРАММНОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ
20 интерактивных проектов. Визуальное программирование.
ОТЛИЧНОЕ РЕШЕНИЕ ДЛЯ ШКОЛЬНОЙ ПРОЕКТНОЙ ДЕЯТЕЛЬНОСТИ:
Изучайте животный мир
Моделируйте физические явления
Узнавайте о новейших технологиях
Исследуйте космическое пространство

28 инструкции для конструктора wedo 2.0

Программное обеспечение для смартфонов

Программы для WeDo 2.0 версии, включая комплект учебных проектов (LEGO Education WEDO 2.0):

Базовая версия ПО LEGO Education We Do 2.0 (включая комплект учебных проектов)

Пластичный робот Sarcos » Человекоподобные роботы

Фильмография фильмов с роботами » Постеры роботов в кино

Конструктор LEGO WeDo - комплект Лего, разработанный специально для практики конструирования роботов начального уровня.
Данный набор позволит сконструировать и запрограммировать через компьютерное приложение первые действующие модели робототехники.
В набор LEGO WeDo входят 158 элементов , включая USB LEGO - коммутатор, мотор, датчик наклона и датчик расстояния.
Отлично подходит для организации работы в классе общеобразовательного учреждения или учреждения дополнительного образования детей.

Подробное описание конструктора we do

Конструктор LEGO Education WeDo дает ученикам возможность собрать и запрограммировать простые модели LEGO через приложения в компьютере.

В наборе более 150 элементов, в том числе двигатель, датчики движения и положения, а также LEGO USB Hub (коммутатор). Совмещая программное обеспечение и учебное пособие, можно выполнить 12 тематических заданий общим объемом в 24 часа. Учебное пособие приобретается отдельно.

Возможности конструирования и программирования:

Сконструировать своего первого робота;
Научить робота двигаться и управлять его движениями через компьютер;
Написать свою первую программу;
Пройти 12 основных (+5 бонусных) уроков-заданий технической и гуманитарной направленности;
Получить огромный простор для творчества и экспериментов.

фото коробки базового набора Лего ВеДо 9580

Набор конструктора LEGO WeDo предназначен для знакомства с робототехникой в старших группах детского сада, начальной и средней школе. Программное обеспечение и обучающие материалы рассчитаны таким образом, что начать обучение вы можете в любой момент. Наиболее подходящий возраст учеников - 5-10 лет. Набор оптимизирован для работы совместно с педагогом, но ребята постарше могут работать с набором самостоятельно, выполняя содержание инструкций.

В обучающих материалах есть вся необходимая информация: инструкции по сборке базовых моделей и примеры программ. Для управления роботом предусмотрена программная среда с простым и понятным управлением. Для удобства учеников написание программного кода заменено программированием мышкой, для составления программы ученик меняет местами имеющиеся фрагменты команд и обращения к сигнальным датчикам.

Главное отличие WeDo от его старших "собратьев" - простые модели для сборки и потребность в подключении к компьютеру через USB-интерфейс. Набор знакомит с основными принципами работы с робототехникой - дальнейшее обучение проходит с набором EV3 или NXT.

Для продолжения обучения вы можете также приобрести у нашего спонсора (переходите по баннеру вверху):

Читайте также: