Творческий проект Модель робота «Вася» (робот уборщик мусора на улицах)

Муниципальное бюджетное образовательное учреждение дополнительного образования

«Образовательный технический центр»

Городская детская научно-практическая конференция «СПУТНИК -2022»

Секция

«Робототехника»

Творческий проект

Модель робота «Вася»

Автор:

Корнеев Артем Александрович, 9 лет,

творческое объединение «Мир роботов»

Руководитель:

Ланге Мария Оттовна,

педагог дополнительного образования

п. Тарасовский 2022 г.

Оглавление

Аннотация к проекту модели робота «Вася».

Секция «Робототехника».

Автор: Корнеев Артем Александрович, 9 лет.

Руководитель: Ланге Мария Оттовна, педагог дополнительного образования МБОУДО «ОТЦ».

Моя творческая работа – это самостоятельно спроектированная и сконструированная модель робота для уборки улиц от мусора.

Цель проекта создать модель робота «Вася», способного собирать мусор на улицах города.

Для достижения цели я поставил перед собой следующие задачи:

1. Изучить проблему загрязнения улиц мусором.

2. Проанализировать существующие варианты очистки улиц городов от мусора.

3. Сконструировать модель робота для сбора мусора на улицах.

4. Разработать программное обеспечение в соответствии с техническими возможностями робота.

Своего робота я назвал «Вася», потому что мой робот очень похож на дворника, которого мы часто видим на улицах городов и относимся к нему как своему родному человеку, и зовём его просто по имени. Мой робот будет облегчать нелегкий труд дворникам, так как сможет перевозить тяжёлые грузы, не будет чувствовать усталости, а также робот сможет работать в труднодоступных местах.

1. Введение.

Я обучаюсь в Образовательном техническом центре в объединении «Мир роботов», где создаю различных роботов таких как роботы - помощники в повседневной жизни, роботы для космоса, а сейчас мы изучаем роботов в сфере экологии.

Экология – это наука о связях между живыми существами и окружающей их средой. Можно сказать, что экология – наука о доме. Наша прекрасная планета Земля для человечества является домом.

Сейчас наш природный дом оказался в опасности. Чтобы его сберечь, каждый человек должен стать экологом в душе. Тогда и всё общество будет жить в согласии и содружестве с природой.

Одна из современных экологических проблем всего мира – это проблема сбора, переработки и утилизации мусора. Ежегодно один среднестатистический житель России производит до 400 кг мусора. И часть из этих 400 кг попадает на улицы города в виде металлических банок, бумаги, пластиковых пакетов, бутылок и многого другого.

Поэтому я решил изготовить робота, который смог бы помочь чистить улицы городов от мусора. Я определил цель своего проекта: создать модель робота, способного собирать мусор на улицах города.

Для достижения цели я поставил перед собой следующие задачи:

1. Изучить проблему загрязнения улиц мусором.

2. Проанализировать существующие варианты очистки улиц городов от мусора.

3. Сконструировать модель робота для сбора мусора на улицах.

4. Разработать программное обеспечение в соответствии с техническими возможностями робота.

Я дал имя роботу. Его будут звать Вася. Для изготовления робота я буду использовать набор LEGO® Education WeDo 2.0 и ноутбук со специальной программой.

1. Теоретическая часть.

2.1 Мусор, к которому мы так привыкли. Загрязнение улиц России.

Мусор – источник загрязнения почвы, воды, воздуха. Любой мусор по своему характеру можно разделить на две части: биоразлагаемый и неразлагаемый. Первый в течение определенного срока, в зависимости от материала, будет естественным путем переработан до простейших веществ: углекислого газа, воды, примесей. Такая циркуляция материи была задумана самой природой для предотвращения неминуемого загрязнения планеты отходами жизнедеятельности. Неразлагаемый мусор по большей части представляет собой синтетические материалы, которые из-за своих свойств не поддаются естественным процессам деструкции. Среди неразлагаемого мусора можно выделить полимерные продукты (пластик, резина, целлофан), стекло, отходы строительства (камни, бетон, кирпичи). Различные материалы перерабатываются в течение длительного времени. На распад отдельных элементов требуется 200-500 лет. А пока идет процесс переработки, выделяются вредные вещества, которые вызывают заболевания. Но в независимости от характера загрязнений, все они так или иначе портят внешний вид городов России.

По статистике, около половины всего объема мусора, попадающего на улицы городов, составляют пластиковые бутылки. Процент данного вида загрязнений немного увеличивается к лету, когда жители чаще покупают напитки и пьют их на улицах. 30% загрязнений приходится на макулатуру. В эту категорию относятся: газеты, фантики, рекламные листовки, пачки из-под продуктов. Оставшиеся 20% приходятся на целлофановые пакеты и прочий мусор.

Все эти отходы попадают на улицы по нашей вине. Каждый может вспомнить эпизод из своей жизни, когда он не донес окурок или пластиковую бутылку из-под минералки до урны, подумав «так делает каждый, от одного окурка город грязнее не будет». Еще как будет. Недаром, большинству Россиян известна фраза: «Чисто не там, где убирают, чисто там, где не мусорят».

1. Способы борьбы с загрязнением городов.

Д ля решения проблем очистки улиц от мусора ученые и инженеры разрабатывают различные виды роботов.

DustClean – уборщик улиц – это часть проекта DustBot итальянских ученых из Высшей школы Святой Анны. Внешне робот напоминает привычную нам уборочную машину с щетками, которая чистит улицы. Но есть существенное отличие – устройство полностью автоматизировано и способно автономно работать 24/7 без вмешательств человека.

С помощью чувствительных сенсоров робот распознает препятствия, людей и не представляет опасности для транспортного движения. Уборщик DustClean компактный и мобильный, он предназначен для работы на узких улицах, в пешеходных зонах. Для запуска достаточно задать маршрут.

DustCart – робот-экотакси– вторая часть проекта DustBot. Концепция робота аналогична идее экотакси для сбора вторсырья. Как и в случае с DustClean, отличие – автоматизированность и автономность. Для вызова робота нужно воспользоваться специальным приложением или отправить СМС. Когда он прибудет к месту вызова, нужно ввести код на его дисплее, так как услуга является платной, и выбрать тип отходов. После этого откроется доступ к люку, куда нужно поместить мусорный мешок.

Сlark – сортировщик на заводе - это робот с искусственным интеллектом, запрограммированный на распознавание и отбор упаковок TetraPak. С помощью камеры Clark сканирует содержимое сортировочной ленты, при обнаружении нужного вида сырья роботизированная «рука» с присосками убирает его в отдельный контейнер.

Clark отбирает мусор со скоростью 60 единиц в минуту, точность сортировки – до 90%. Это примерно на 50% быстрее и эффективнее, чем человек, выполняющий ту же работу. В итоге это приводит к снижению затрат на сортировку на 50%.

С 2017 года робот работает на муниципальном мусороперерабатывающем заводе в Денвере, штат Колорадо.

Recycler – сортировщик строительного мусора – это финская компания ZenRobotics создала искусственный интеллект для сортировки строительного мусора. Его научили находить и распознавать около десяти видов отходов.

Выглядит это так: видеокамера и металлоискатель сканируют конвейер и анализирует мусор, два роботизированных манипулятора, напоминающих клешни, захватывают сырье и отправляют его в контейнеры. «Клешни» способны захватывать элементы весом до 20 кг. Точность такой сортировки равна 98%, даже с учетом ошибок это эффективнее ручной альтернативы.

Hoola One – пылесос для пляжей - микропластик является одним из опаснейших загрязнителей среды, так как извлечь его оттуда не представляется возможным. Но появляются изобретения, бросающие вызов этому утверждению. Пылесос для пляжей Hoola One втягивает в себя песок с загрязнениями, сортирует содержимое по весу: песок и камни тяжелее, они идут на дно аппарата и возвращаются на пляж, а пластик отправляется в отдельный контейнер.

Полностью решить проблему пластикового загрязнения пляжей аппарат не сможет, но в совокупности с другими мерами он поможет улучшить ситуацию.

Social Trash Box – урна на колесах - японские ученые создали умные передвижные урны. Работают они так: 20-литровый контейнер на колесах с помощью датчика тепла находит человека, приближается к нему, с помощью камеры и распознавательного алгоритма он идентифицирует мусор в руках людей, затем звуком и движениями привлекает внимание того, кто держит мусор и просит бросить его в контейнер.

Сама корзина изготовлена из гибкого материала и при необходимости наклоняется в сторону человека, чтобы ему было удобнее загрузить мусор в урну. Робот предназначен для работы в людных общественных местах.

1. Определение требований к роботу уборщику улиц.

Изучив различные технические изобретения по улучшению экологических проблем города. Я определил, что робот должен быть:

• компактным;

• должен иметь устройства для сборки мусора;

• и легкий в применении.

После того как я определился с требованиями я приступил к постройке и программированию своего робота.

1. Практическая часть.

3.1 Конструирование модели робота «Вася»

Для выполнения проекта модели робота «Вася» понадобилось следующее оборудование:

• набор LEGO® Education WeDo 2.0;

• программное обеспечение LEGO® Education WeDo 2.0;

• ноутбук.

Для сборки конструкции были использованы следующие детали:

• балки разливной конфигурации;

• рамы;

• оси, втулки, соединительные штифты;

• колеса;

• смартхаб, мотор и датчик перемещения.

К

онструкция модели робота «Вася» состоит из туловища (смартхаба и мотора) на двух колесах с ременной передачей, из подвижной головы, на которой располагаются два глаза и датчик перемещения, а также робот имеет две подвижные клешни, которые должны брать мусор и переносить его.

3.2 Программирование модели робот «Вася»

Для написания программы использовалось программное обеспечение LEGO® Education WeDo 2.0. С помощью специальных блоков написана программа для модели. В своей программе я использовал блоки мотора, блок цикла, блоки датчика перемещения, блоки изображения и блоки музыки.

Таким образом, используя конструктор LEGO® Education WeDo 2.0, я смог создать уникальную модель робота «Васю», который способен собирать мусор на улицах города.

Мой робот «Вася» - это своего рода дворник всего города, потому что он не знает усталости и будет трудиться без отдыха, убирая улицы города и делая их чище. Своего робота я запрограммировал так, чтобы он ездил по улицам, наблюдал и находил мусор, подъезжал к нему, с помощью клешни собирал мусор и поворачивая голову в разные стороны, находил урны, подъезжал к ним и выбрасывал мусор из клешни, после этого продолжал свой путь по улицам города, разыскивая другой брошенный мусор. Но возможен и такой вариант, что робот «Вася» будет возить с собой тележку, куда будет складывать мусор.

1. Заключение.

Закончив работу по данному проекту, могу с уверенность сказать, что мне удалось достичь своей цели. Была создана модель робота для уборки мусора на улицах. Моя модель робота «Вася» соответствует всем требованиям, которые были определены перед началом работы.

Этим проектом я хотел показать, что каждый может придумать идею, которая поможет нашей планете стать чище и здоровее. Еще своим проектом я хочу донести до окружающих мысль о том, что нужно начинать с самого себя и прикладывать усилия для сохранения жизни на планете.

1. Список литературы, интернет источники.

• Статья «Экологические проблемы городов» [Электронный ресурс]: - https://ecoportal.info/ekologicheskie-problemy-gorodov/

• Статья «Экологические проблемы современных городов — удастся ли их решить» [Электронный ресурс]: - https://plus-one.ru/manual/2022/02/16/ekologicheskie-problemy-sovremennyh-gorodov-udastsya-li-ih-reshit

• Статья «9 роботов, которые помогают решить экологические проблемы» [Электронный ресурс]: - https://recyclemag.ru/article/robotov-kotorie-pomogayut-reshit-ekologicheskie-problemi

• Видеоролик «ЭКОЛОГИЧЕСКИЕ ПРОБЛЕМЫ СОВРЕМЕННОСТИ» [Электронный ресурс]: - https://youtu.be/ZjKz72A26UA?list=PL3Js242eZMKSbg0kJ9stF2Z9izliShG6t

• Видеоролик «Люди, которые СПАСАЮТ нашу планету» [Электронный ресурс]: - https://youtu.be/rmVdJNnZ86o?list=PL3Js242eZMKSbg0kJ9stF2Z9izliShG6t

• Видеоролик «Галилео. Переработка мусора» [Электронный ресурс]: - https://youtu.be/1mCOnXHO0TE?list=PL3Js242eZMKSbg0kJ9stF2Z9izliShG6t

• Видеоролик «Галилео. Робот-мусорщик» [Электронный ресурс]: - https://youtu.be/ool9wGG8QU4?list=PL3Js242eZMKSbg0kJ9stF2Z9izliShG6t