Изследователска работа - Дистанционно управлениеи дистанционно регистриране на данни въз основа на

Тази статия представя принципа на дистанционно управление на робота Lego Mindstorms NXT. Изграден е и модел на дистанционно записване на данни с помощта на сензор за физическо магнитно поле Vernier и микрофон NXT. Представени са теоретичните основи за установяване на комуникация чрез Bluetooth, както и управление с помощта на таблетен компютър. Даден е пример за програма, написана в средата за програмиране NXT 2.0, която реализира дистанционно регистриране на данни.

Създаден е и подробно описан модел на експериментален дизайн на робота Lego Mindstorms NXT. Уникалността на дизайна се състои в това, че заедно с робота се използва NXT Vernier адаптер, с който е възможно да се свържат до 30 различни сензора към робота.

В тази работа бяха получени показанията на сензорите за магнитно поле Vernier и звуковия сензор NXT. Тези показания бяха събрани от дистанционно управление и записани дистанционно.

Въз основа на анализа на получените данни е установено, че нивото на магнитното поле е в диапазона на допустимите стойности в съответствие със SanPiN. Нивото на шум надвишава максимално допустимите стойности само в сървърната стая, както и по време на почивка.

Направени са изводи и препоръки. И също така задайте допълнителни задачи на проекта.

Размер на прикачения файл
repka_artem.zip2,03 MB

Автор: Репка Артьом

ученик от 10 б клас

Нови Уренгой, ЯНАО, България.

Дистанционно управление и дистанционно регистриране на данни на базата на Mindstorms NXT и Vernier сензори.

Подлесных Елена Викторовна

учител по физика и информатика

2.5Методи на изследване………………………………………………… стр. 5

2.6 Хардуер и софтуер………………………… стр. 5-6

3. Описание на методологията на изследването……………………………………………………………………………….

3.1 Подготовка за изследването…………………………………………………………………………………………………….

3.2 Провеждане на експеримент……………………………………………………………………………………………………………………………….

4. Резултати от изследването……………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………….

4.1 Описание на получените данни………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………

4.2 Анализ на резултатите…………………………………………………………………………………………………………………………………………………….

5. Заключения за работата, препоръки…………………………………………………………………………………………………….

7. Списък с литература, връзки към първични източници……………………………. страница 15

Тази статия представя принципа на внедряване на дистанционното управление на робота Lego Mindstorms NXT. Изграден е и модел на дистанционно записване на данни с помощта на сензор за физическо магнитно поле Vernier и микрофон NXT. Представени са теоретичните основи за установяване на комуникация чрез Bluetooth, както и управление с помощта на таблетен компютър. Даден е пример за програма, написана в средата за програмиране NXT 2.0, която реализира дистанционно регистриране на данни.

Създаден е и подробно описан модел на експериментален дизайн на робота Lego Mindstorms NXT. Уникалността на дизайна се състои в това, че заедно с робота се използва NXT Vernier адаптер, с който е възможно да се свържат до 30 различни сензора към робота.

В тази работа бяха получени показанията на сензорите за магнитно поле Vernier и звуковия сензор NXT. Тези показания бяха събрани от дистанционно управление и записани дистанционно.

Въз основа на анализа на получените данни е установено, че нивото на магнитното поле е в диапазона на допустимите стойности в съответствие със SanPiN. Нивото на шум надвишава максимално допустимотостойности само в сървърната стая, както и по време на промяната.

Направени са изводи и препоръки. И също така задайте допълнителни задачи на проекта.

В момента човечеството има остра нужда от роботи, които могат да гасят пожари без помощта на оператор, да се движат самостоятелно по непознат досега, истински неравен терен, да извършват спасителни операции по време на природни бедствия, аварии на атомни електроцентрали, в борбата с тероризма.

Роботиката е една от най-важните области на научно-техническия прогрес, в която проблемите на механиката и новите технологии влизат в контакт с проблемите на изкуствения интелект.

Комплектите LEGO Mindstorms ви позволяват съзнателно да подходите към конструирането, моделирането и автоматичното управление.

Конструкторът Lego Mindstorms NXT се състои от системен блок (контролер), който е основният блок на системата, който обработва сигналите на свързаните към него сензори и управлява задвижващите механизми според алгоритъма, внедрен в средата за разработка, доставена с конструктора.

Към системния блок могат да бъдат свързани до четири различни сензора, като например ултразвуков сензор, който определя разстоянието до обект, микрофон, който регистрира силата на звука на звуковите сигнали, сензор за околна светлина, бутони на системния блок и серво сензори. Системният блок обработва информацията, получена от тези сензори, според вградената в него програма и управлява сервомоторите, излъчвателя на звука и LCD екрана.

Уместността на тази работа се крие във факта, че в момента роботите се използват в почти всички области на човешката дейност. Те изпълняват задачи, които могат да бъдат опасни за хората. Например работа с експлозиви, проникване в труднодостъпни места,използването на роботи при изследване на космически тела и запис на данни без човешко участие.

Новостта на проекта се състои във факта, че има възможност за превръщане на робота Lego във виртуална цифрова научна лаборатория. Това става възможно чрез използването на адаптер, предназначен да свързва интелигентния робот Minstorms NXT със сензори Vernier и съответния софтуер. Използването на такъв роботизиран комплект отваря нови възможности и ви позволява да използвате както интелигентния блок NXT, така и самия робот Lego за провеждане на множество експерименти в голямо разнообразие от области.

2.4 Цели и задачи;

Целта на работата: изследване на програмируем робот, базиран на конструктора Lego Mindstorms NXT и създаване на модел с дистанционно управление, със съвместно използване на физически сензори Vernier.

За постигане на целта бяха поставени следните задачи:

2.5 Методи на изследване;

Теоретични методи: идентифициране на проблеми, формулиране на хипотези и оценка на събраните факти.

2.6 Хардуер и софтуер.

2. Интелигентно блокче Lego NXT + конструктор

3. Таблетен компютър ASUS eeePAD TRANSFORMER TF101

6. Нониус сензор за магнитно поле

7. NXT звуков сензор

8.Адаптер за сензор Vernier NXT

9. Wifi рутер Asus RT 12

10. Достъп до високоскоростен интернет (от 2 Mbps)

11. Софтуер Minstorms NXT 2

12. Софтуер за дистанционно управление NXT

3. Описание на методологията на изследването.

3.1 Подготовка за изследването:

  1. След блока Wait (Expect) (Фиг. № 3), поставете блока Start Datalog във веригата за формиране на програмата (Startрегистриране на данни). Задайте продължителност на 10 секунди. Задайте скорост на 5 проби в секунда. Задайте порт 4, свързан към сензора за магнитно поле Vernier, на 6,4 mT и порт 3, свързан към звуковия сензор NXT. (снимка#2)

  1. След блока Начало на регистриране на данни поставете блока Край на регистриране на данни във веригата за генериране на програма.
  2. След това програмата трябва да бъде изтеглена на микрокомпютъра на робота. За да направите това, щракнете върху бутона за изтегляне на NXT.

Забележка: Тази команда не стартира експеримента, тя само записва програмата в паметта на NXT модула

  1. След като изтеглянето приключи, изключете блока NXT от компютъра.

Дизайнът вече е готов за дистанционно записване на данни за магнитно поле и шум.

  1. Трябва да накараме робота да се движи с дистанционно управление.
  1. За да управлявате дистанционно робота Minstorms NXT, софтуерът за дистанционно управление NXT (приложение) трябва да бъде инсталиран на таблетния компютър. Активирайте bluetooth на кутията NXT. Стартирайте NXT Remote control

Потърсете устройства и изберете това, от което се нуждаете.

Робот готов за дистанционно управление

3.2 Провеждане на експеримента:

  1. Поставете робота NXT на пода. Сега, управлявайки дистанционно робота, е необходимо да измервате дистанционно магнитното поле и нивото на шума на различни места в училището.
  2. За да направите първото измерване, е достатъчно да стартирате сервомотора A от таблетния компютър. След това се извършва запис на данни, който продължава 10 s, след което програмата отново ще изчака стартирането на сервомотор A.

По това време можем да преминем към следващотообект и, подобно на първото измерване, фиксирайте нивото на шума и показанието на магнитното поле. По този начин е възможно да се извърши дистанционно регистриране на данни на множество места.

4. Резултати от изследванията

4.1 Описание на получените данни.

Получихме показания, записани в следните помещения на училището:

  1. Кабинет на директора на училището
  2. Трапезария
  3. Развлечение (основно училище)
  4. Кабинет (начално училище)
  5. Кабинет на главния учител
  6. фитнес
  7. Кабинет 313 (кабинет по информатика)
  8. сървър
  9. Информационен център
  10. Кабинет 315 (кабинет по информатика)

Всички данни бяха заснети и запазени от робота Minstorms NXT във файлове. (Приложение № 1)

След зареждане на данните беше извършен анализ на изградените графики и таблици. (Приложение №)

Действащият SanPiN 2.1.2.2801-10 „Изменения и допълнения № 1 към SanPiN 2.1.2.2645-10 „Санитарни и епидемиологични изисквания за условията на живот в жилищни сгради и помещения“ гласи следното: „Максимално допустимото ниво на отслабване на геомагнитното поле в помещенията на жилищни сгради е равно на 1,5“. Установени са и максимално допустимите стойности на интензитета и силата на магнитното поле с честота 50 Hz:

в жилищни помещения - 5 μT или 4 A / m;

в нежилищни помещения на жилищни сгради, в жилищни райони, включително градински парцели - 10 μT или 8 A / m Средно допустимото ниво на шум е 40 dB.

Въз основа на показанията, средното ниво на шум (db) и индукцията на магнитното поле (µT) бяха намерени и записани в следната таблица

Таблица № 1 "Средни показатели за нивото на шума и магнитното поле"