Роботизированный мультиплекс "Кеплер"

- участник всероссийского этапа

Команда: Кеплер
Регион: Челябинская Область
Город: Магнитогорск
Название ОУ: Муниципальное общеобразовательное учреждение "Средняя общеобразовательная школа №12" города Магнитогорска
Руководитель команды: Иванов Олег Владимирович
Оператор №1: Панов Дмитрий
Оператор №2: Шайморданов Артём
Дополнительная информация: Для полноценной работы программы для микрокомпьютеров, необходимы дополнительные блоки: NXT Compass Sensor: http://www.hitechnic.com/cgi-bin/commerce.cgi?preadd=action&key=NMC1034 NXT Acceleration / Tilt Sensor: http://www.hitechnic.com/cgi-bin/commerce.cgi?preadd=action&key=NAC1040 NXT Touch Sensor Multiplexer: http://www.hitechnic.com/cgi-bin/commerce.cgi?preadd=action&key=NTX1060

Описание: Цель создания проекта – изучить возможность взаимодействия человека с роботом привычным для человека способом. Продемонстрировать возможность взаимодействия роботов между собой с целью обработки и разделения общей задачи, поставленной человеком, на составляющие для их последующего выполнения. Задачи проекта: - Выбрать один из способов общения людей, наиболее подходящий для взаимодействия человека и робота. - Сделать устройство, преобразующее язык общения человека на язык, понятный роботу. - Создать робота, взаимодействующего с человеком посредством этого устройства, который обрабатывает задачу, поставленную человеком, и распределяет ее между роботами-исполнителями. - Изучить самые яркие потребности человека при посещении мультиплекса. - Создать роботов-исполнителей, которые подчиняются главному роботу, взаимодействующему с человеком, и выполняют определенную задачу согласно его потребностям. Принцип действия: Организация совместной работы роботов Совместная работа всех роботов организована средствами программы LabVIEW 2009 Education Edition. Все роботы подключены по каналу BlueTooth к главному компьютеру. Главный компьютер с помощью среды LabVIEW посылает команды для запуска той или иной программы на каждом роботе и получает от них информацию о статусе выполнения. Обмен информацией между приложениями LabVIEW и Mindstorms происходит через текстовые файлы, в которые записываются статусы выполнения команд. Эти текстовые файлы создаются сначала на микрокомпьютере. Затем главный компьютер загружает эти файлы к себе в папку и считывает из них данные. Описание работы Каждый сеанс пребывания в мультиплексе начинается с того, что посетитель надевает Шлемофон и запускает весь процесс движением головы. Когда от Шлемофона поступил соответствующий сигнал, к посетителю подходит андроидный робот «Оби-Ван Кеноби» со словами «Добро пожаловать в мультиплекс «Кеплер»!». Затем робот спрашивает имя посетителя, представляется сам и последовательно задает вопросы посетителю о желании посетить Игровой зал, Конфет-бар или Кинозал. Работа на каждом этапе осуществляется следующим образом. Игровой зал - Андроидный робот «Оби-Ван Кеноби» задает посетителю вопрос, не желает ли он воспользоваться игровым автоматом. - Шлемофон считывает реакцию посетителя. - Если да, то переходим к следующему шагу, иначе – к следующему этапу. - «Оби-Ван Кеноби» ожидает информацию от Шлемофона. - При получении положительного ответа Оби-Ван приглашает выбрать игру. - Посетитель берет джойстик, выбирает игру наклонами джойстика вперед/назад и нажимает на курок для подтверждения выбора. - Во время игры посетитель управляет объектами на экране наклоном джойстика вперед/назад, влево/вправо, а какое-либо прилагаемое действие (стрельба и т.п.) производится нажатием на курок. - После игры посетитель возвращает джойстик на подставку. Конфет-бар - После чего «Оби-Ван Кеноби» задает посетителю следующий вопрос, не желает ли он воспользоваться Конфет-¬баром; - Шлемофон считывает реакцию посетителя; - Если да, то переходим к следующему шагу, иначе – к следующему этапу. - Андроидный робот «Оби-Ван Кеноби» спрашивает, желает ли посетитель попробовать данный сорт конфет. - Андроидный робот ожидает информацию от шлемофона; - При получении положительного ответа андроидный робот отдает команду выдать порцию конфет названного сорта. - В случае отрицательного ответа платформа поворачивается и андроидный робот спрашивает, не желает ли посетитель попробовать текущий сорт конфет. - Этот цикл действий повторяется до тех пор, пока посетитель не выберет определенный сорт конфет или пока окончательно не откажется от выбора конфет. Кинозал - Андроидный робот «Оби-Ван Кеноби» задает посетителю вопрос, не желает ли он воспользоваться кинозалом; - «Оби-Ван Кеноби» ожидает информации от шлемофона; - Если да, то переходим к следующему шагу, иначе – робот прощается с посетителем. - Андроидный робот отдает команду модели Кино¬зала начать работу. - Робот «Оби-Ван Кеноби» дает посетителю инструкции управления киносеансом. - Человек может управлять киносеансом с помощью пульта с кнопками Воспроизведение/Пауза, Предыдущий фильм, Следующий фильм, Завершить киносеанс. - После окончания киносеанса Андроидный робот прощается с посетителем. Технические характеристики: Макет Используемые материалы: - Материнская плата; - Блок питания компьютера; - Мини-помпа для фонтана; - Диодные лампы – 47 шт.; - Лист фанерного щита – 2 шт.; - Монтажная пена. Назначение Макет создает атмосферу космического пространства. Принцип действия В центре макета расположен фонтан, вода в котором качается с помощью минипомпы. Также макет украшен цветными диодными лампами, имитирующими свечение звезд. Модель «Шлемофон» Используемые материалы: - Микрокомпьютер NXT – 1 шт.; - Датчика звука NXT – 1 шт.; - Датчик наклона HiTechnic – 1 шт.; - Датчик-компас HiTechnic – 1 шт.; - Диодные лампы – 3 шт.; - Строительная каска; - Папье-маше. Используемое программное обеспечение: LabVIEW 2009 Education Edition Назначение Шлемофон является инструментом общения между посетителем и андроидным роботом «Оби-Ваном Кеноби», поскольку распознает язык мимики и жестов и переводит их на язык, понятный роботу. Особенности конструкции Модель обладает удобной формой и расположением электронных компонентов, так что микрокомпьютер NXT почти не ощущается на голове. Для удобства Шлемофон оснащен ремнем крепления, на котором установлен датчик звука, чтобы эффективно реагировать на голосовые команды человека. Принцип действия Модель определяет с помощью датчика-компаса отрицательную реакцию посети-теля на вопрос (мотание головой влево-вправо), а с помощью датчика наклона – положи-тельную реакцию (кивок головой вверх-вниз). При ожидании ответа от посетителя на Шлемофоне загораются лампочки. Вся считанная информация передается на модель андроидного робота «Оби-Ван Кеноби». При желании во время киносеанса посетитель может включить освещение (лампочки) на шлеме с помощью голосовой команды. Модель «Оби-Ван Кеноби» Используемые материалы: - Микрокомпьютер NXT – 1 шт.; - Сервомоторы NXT – 3 шт.; - Датчики касания – 2 шт.; - Диодная лампа – 1 шт.; - Ткань, нитки, дерево Используемое программное обеспечение: LEGO Mindstorms NXT 2.0 Назначение Андроидный робот «Оби-Ван Кеноби» приветливо встречает и обслуживает посетителей, с помощью вопросов выясняет их желания и приводит их в исполнение путем распределения заданий между роботами-исполнителями. Особенности конструкции Для комфортного и привычного общения робот обладает внешним видом, напоминающим человеческого персонажа из космической саги «Звездные войны». Робот обладает уникальной конструкцией ног и плечевых суставов. Конструкция ног и плечевых уставов позволяет имитировать ходьбу человека и работу плеч во время ходьбы. Модель «Кинозал» Используемые материалы: - Микрокомпьютер NXT – 1 шт.; - Сервомоторы NXT – 3 шт.; - Коммутатор датчиков касания – 1 шт.; - Датчики касания NXT – 5 шт.; - Датчики цвета NXT – 1 шт.; - Мини-клавиатура – 1 шт.; - Ноутбук – 1 шт.; - Цифровая фоторамка – 1 шт.; - Ткань, резинка Используемое программное обеспечение: LEGO Mindstorms NXT 2.0, The KMPPlayer 3.0 Назначение Кинозал представляет собой модель робота-исполнителя, отвечающего за организацию просмотра фильма, выбранного человеком. Особенности конструкции Кинозал оснащен механизмом занавеса, открывающегося перед киносеансом посредством мотора. Пульт управления киносеансом имеет конструкцию, приспособленную под форму руки человека. Принцип действия В режиме ожидания механизм, предназначенный для управления ходом киносеанса путем нажатия соответствующих кнопок на миниклавиатуре, заставляет курсировать закрепленную на нем фоторамку из стороны в сторону. Во время этого на фоторамке прокручиваются киноафиши фильмов для показа. Когда посетитель сообщает о своем желании посетить кинозал, робот получает команду открыть занавес. Во время просмотра фильма посетитель может управлять киносеансом с помощью пульта с 4 кнопками (датчики касания). Боковая кнопка слева служит для начала воспроизведения фильма или его временной остановки (пауза). Первая и вторая кнопка слева предназначены соответственно для воспроизведения предыдущего и следующего фильма из списка. Кнопка справа завершает киносеанс. Модель «Конфет-бар» Используемые материалы: - Микрокомпьютер NXT – 1 шт.; - Сервомоторы NXT – 2 шт.; - Датчик цвета NXT – 1 шт.; - Лоток для конфет – 1 шт. Назначение Конфет-бар представляет собой модель робота-исполнителя, отвечающего за выдачу конфет выбранного сорта. Используемое программное обеспечение: LEGO Mindstorms NXT 2.0 Особенности конструкции Робот обладает уникальным механизмом выдачи порции конфет определенного сорта, который работает подобно механизму качелей. Принцип действия В режиме ожидания поворотный механизм с лотками медленно вращается. Когда посетитель желает полакомиться сладостями, робот получает команду от Оби-Вана Кеноби вернуть поворотную платформу в исходную позицию, начиная с лотка с шоколадными конфетами. Это осуществляется работой мотора, поворачивающего платформу, пока датчик цвета снизу не увидит зеленую полоску, наклеенную на дно лотка с шоколадными конфетами. После этого в зависимости от ответа посетителя платформа поворачивается до следующего лотка (т.е. посетитель не желает данный сорт конфет) или с помощью второго мотора поднимает ту часть лотка, расположенную ближе к центру, для того чтобы конфеты выбранного сорта скатились в лоток. Модель «Игровой автомат» Используемые материалы: - Датчик цвета NXT – 1 шт.; - USB-коммутатор WeDo – 1 шт.; - Датчик наклона WeDo – 1 шт.; - Датчик расстояния WeDo – 1 шт.; - Ноутбук – 1 шт.; Используемое программное обеспечение: Scratch 1.4, LEGO Mindstorms NXT 2.0 Назначение Игровой автомат представляет собой модель робота-исполнителя, предназначенного для обеспечения интересного времяпрепровождения за видеоигрой. Особенности конструкции Легкий штурвал обладает удобной формой, приспособленной для рук человека, и удобным расположением курка. Принцип действия В подставку для джойстика встроен датчик цвета, а на оборотной стороне джойстика приклеена зеленая карточка. Когда датчик цвета фиксирует цвет отличный от зеленого, то робот сообщает Оби-Вану Кеноби о готовности посетителя начать игру, чтобы Оби-Ван Кеноби мог дать необходимые инструкции для пользования автоматом. Аналогично, робот понимает, когда посетитель закончил работу с игровым автоматом, т.е. положил джойстик обратно на подставку.

Файл описания:

Скачать

Файл программы:

Скачать

Видеоролик: