Проект «Робот-помощник для пожилых людей. Домашний мобильный ассистент»
| Паспорт проекта | |
|---|---|
| Название проекта | «Робот-помощник для пожилых людей. Домашний мобильный ассистент» |
| Тип | социальный инженерный проект |
| Платформа | LEGO Mindstorms EV3 |
| Возраст участников | 12–17 лет |
| Срок реализации | 1–2 месяца |
| Актуальность | В Самарской области проживает много пожилых людей, которым требуется внимание и поддержка в повседневной жизни. Особенно важны напоминания о лекарствах, помощь в доставке небольших предметов и возможность быстрого вызова помощи. Полноценные домашние роботы стоят дорого, однако с помощью LEGO EV3 можно создать учебный прототип такого помощника. |
| Проблема | Пожилые люди могут забыть о времени приёма лекарств, не всегда могут быстро принести нужный предмет, а простые бытовые действия иногда требуют дополнительной помощи. |
| Цель | Разработать на базе LEGO EV3 модель робота-помощника, который способен перемещаться по комнате, подавать напоминания и перевозить небольшие предметы. |
| Задачи | 1. Изучить потребности пожилых людей в быту. 2. Собрать устойчивую мобильную платформу из LEGO EV3. 3. Реализовать функцию звукового напоминания. 4. Создать платформу для перевозки предметов. 5. Настроить движение и обход препятствий. 6. Проверить удобство и безопасность модели. |
| Гипотеза | Если использовать LEGO EV3 для создания робота-помощника, то можно получить доступную учебную модель, демонстрирующую, как робототехника помогает людям в быту |
| Описание конструкции | Робот собирается как колесная платформа с двумя ведущими колесами и одним опорным элементом. На корпусе устанавливается небольшая площадка для перевозки очков, коробочки с таблетками, салфеток или бутылочки с водой. Ультразвуковой датчик нужен для обхода препятствий. Блок EV3 воспроизводит звуковые сигналы и голосовые сообщения. Датчик касания можно использовать как кнопку вызова или как аварийный стоп. |
| Используемые элементы LEGO EV3 | Блок EV3, 2 больших мотора, ультразвуковой датчик, датчик касания, датчик цвета, элементы LEGO для платформы и бортиков. |
| Принцип работы | Робот по команде движется к заданной точке комнаты. Если впереди препятствие, он останавливается и меняет направление. В заданное время или по нажатию кнопки робот воспроизводит сигнал-напоминание. На платформе он перевозит небольшой предмет. |
| Этапы создания проекта | Этап 1. Анализ потребностей пользователяСначала определяется, чем именно робот может помочь пожилому человеку. Изучаются наиболее понятные и реалистичные функции:напоминание о лекарствах; доставка небольших предметов; движение по комнате; остановка перед препятствием. Этап 2. Выбор основных функций проектаДля школьного проекта важно не перегрузить модель. Поэтому выбираются три главные функции:безопасное движение; звуковой сигнал-напоминание; перевозка небольшого предмета на платформе. Этап 3. Проектирование конструкцииПродумывается вид робота:устойчивая платформа; два ведущих колеса; опорный элемент; площадка или лоток для предметов; место установки датчика расстояния; удобное расположение кнопки или датчика касания. Этап 4. Сборка базы роботаСначала собирается прочная рама. Затем:крепятся два больших мотора; устанавливаются колёса; фиксируется блок EV3; добавляется опорное колесо или полоз. Проверяется устойчивость конструкции.Этап 5. Создание грузовой платформыНа верхней части робота конструируется лоток или площадка с бортиками. Она должна удерживать:коробочку с таблетками; стаканчик; небольшой предмет. Важно, чтобы груз не падал при движении.Этап 6. Установка датчиковПодключаются:ультразвуковой датчик спереди для обнаружения препятствий; датчик касания как кнопка запуска или аварийной остановки; при необходимости датчик цвета для ориентации по линии. Этап 7. Настройка движенияСначала робот учится выполнять простые действия:ехать вперёд; останавливаться; поворачивать; двигаться назад. Затем проверяется плавность хода и устойчивость при перевозке предмета.Этап 8. Программирование обхода препятствийВ программу вводится условие:если впереди препятствие ближе заданного расстояния, робот останавливается; затем поворачивает; продолжает путь. Это важный этап, потому что робот должен быть безопасным.Этап 9. Программирование напоминанийНа EV3 добавляется звуковой сигнал или голосовая команда. Возможны варианты:напоминание по нажатию кнопки; напоминание через заданное время; сигнал о завершении маршрута. Этап 10. Совмещение всех функцийПосле настройки отдельных блоков создаётся полная программа:запуск; движение; обход препятствий; доставка предмета; подача сигнала. Этап 11. Испытания в помещенииРобот тестируется на полу или ровной поверхности:с грузом и без груза; с препятствиями; с разными маршрутами; с повторным запуском. Проверяется, не застревает ли робот и не падают ли предметы с платформы.Этап 12. Улучшение конструкцииПосле испытаний можно:расширить платформу; увеличить бортики; уменьшить скорость; изменить угол поворота; усилить крепление датчика. Этап 13. Финальная подготовкаНа последнем этапе робот оформляется как законченный проект:подписываются функции; готовится демонстрация; объясняется, какую пользу робот может приносить людям. |
| Возможности программы | движение вперед, остановка при препятствии, поворот, звуковой сигнал, запуск по кнопке, цикл напоминаний. |
| Практическая значимость | Проект имеет социальную направленность и показывает гуманитарную ценность робототехники. Он может использоваться на конкурсах социальных проектов, в кружках робототехники, в демонстрации технологий помощи человеку.Для Самарской области проект важен, потому что объединяет техническое творчество и заботу о старшем поколении. |
| Вывод | «Робот-помощник EV3 для пожилых людей» — это готовая социальная работа на базе LEGO EV3, демонстрирующая возможность использования робототехники для бытовой помощи человеку. |
Проект «Умный пешеходный переход. Роботизированная система повышения безопасности возле школы»
| Паспорт проекта | |
|---|---|
| Название | «Умный пешеходный переход. Роботизированная система повышения безопасности возле школы» |
| Тип | социально-инженерный |
| Платформа | LEGO Mindstorms EV3 |
| Возраст участников | 11–17 лет |
| Срок реализации | 1,5-2 месяца |
| Актуальность проекта | Для Самарской области, особенно для крупных городов и посёлков, важна безопасность детей рядом со школами, детскими садами, учреждениями дополнительного образования. Не все водители своевременно замечают пешехода, особенно в сумерках или при плохой погоде.Проект «Умный пешеходный переход EV3» представляет собой макет интеллектуальной системы, которая определяет появление пешехода и включает световую или звуковую сигнализацию. Он полезен как модель для обсуждения вопросов городской среды и безопасности дорожного движения. |
| Проблема | Обычный переход не всегда достаточно заметен, особенно возле школ. Нужна модель системы, которая предупреждает водителей о появлении пешехода. |
| Цель проекта | Создать на базе LEGO EV3 модель умного пешеходного перехода с автоматическим обнаружением пешехода и системой оповещения. |
| Задачи проекта | 1.Изучить принципы безопасного дорожного движения. 2. Разработать макет перехода и дороги. 3. Использовать датчики EV3 для обнаружения движения. 4. Реализовать автоматическое включение сигнализации. 5. Подготовить демонстрационную модель для конкурса. 6. Показать практическую значимость решения для Самарской области. |
| Гипотеза | Если использовать возможности LEGO EV3, то можно создать рабочую модель системы, повышающей заметность пешеходного перехода и демонстрирующей способы повышения безопасности возле школ. |
| Конструкция | Макет состоит из дороги, пешеходного перехода, тротуара и сигнальных стоек. Блок EV3 управляет моделью. Ультразвуковой датчик определяет приближение пешехода. Датчик цвета может использоваться для распознавания зоны перехода. Мотор приводит в движение шлагбаум, сигнальную стрелку или вращающийся предупреждающий элемент. Звуковой модуль EV3 подаёт сигнал. |
| Используемые элементы LEGO EV3 | Блок EV3, ультразвуковой датчик, датчик цвета, 1 большой или средний мотор, световые элементы макета из LEGO динамик EV3. |
| Принцип работы | Когда пешеход приближается к переходу, ультразвуковой датчик фиксирует уменьшение расстояния. После этого: включается звуковой сигнал; мотор поднимает предупреждающий элемент или приводит в движение шлагбаум; на определённое время активируется режим перехода. |
| Этапы работы | Этап 1. Изучение проблемы безопасностиСначала рассматривается проблема безопасности детей возле школ. Анализируется ситуация: пешеходный переход не всегда хорошо заметен, водители могут поздно заметить ребёнка. Формулируется идея: сделать макет перехода, который будет автоматически предупреждать о пешеходе.Этап 2. Выбор функций моделиНа этом этапе определяется, что будет делать система:обнаруживать пешехода; включать предупреждающий сигнал; приводить в движение шлагбаум, знак или сигнальный элемент; работать в автоматическом режиме. Этап 3. Проектирование макетаПродумывается структура макета:дорога; пешеходный переход; тротуар; стойки со знаками; место установки датчика; место размещения блока EV3 и мотора. Нужно сделать так, чтобы макет был понятным и зрелищным.Этап 4. Сборка основанияИз LEGO и дополнительных материалов собирается основание:имитация дороги; зебра; тротуар; стойки. Основание должно быть устойчивым, чтобы макет можно было переносить и показывать на защите.Этап 5. Сборка сигнального механизмаДалее создаётся подвижная часть:шлагбаум; сигнальная стрелка; поднимающийся предупреждающий знак. Мотор EV3 должен легко приводить этот элемент в движение.Этап 6. Подключение датчиковУстанавливается ультразвуковой датчик, который отслеживает приближение пешехода. Его лучше направить на зону ожидания перед переходом. При необходимости датчик цвета может использоваться для дополнительной логики работы модели.Этап 7. Программирование базового сценарияСоставляется программа:режим ожидания; измерение расстояния; запуск сигнала при обнаружении человека; включение движения механизма; пауза; возврат в исходное состояние. Этап 8. Настройка расстояния срабатыванияПроводятся испытания на разном расстоянии:5 см; 10 см; 15 см; 20 см. Выбирается такая дистанция, при которой система срабатывает стабильно и без ложных включений.Этап 9. Настройка времени предупрежденияПодбирается время работы сигнала и подвижной части:слишком короткое время делает проект неубедительным; слишком длинное замедляет демонстрацию. Оптимально задать 5–8 секунд активной работы.Этап 10. Тестирование макетаПроверяется:срабатывает ли система на человека; поднимается ли шлагбаум; работает ли звук; возвращается ли механизм в исходное состояние. Также важно убедиться, что макет не ломается при повторных запусках.Этап 11. Доработка внешнего видаПосле технической настройки оформляется модель:добавляются дорожные знаки; выравнивается разметка; скрываются лишние провода; делается макет школы или тротуара. Этап 12. Подготовка к защитеНа последнем этапе готовится объяснение:зачем нужен такой переход; как он работает; чем полезен для Самарской области; где его можно использовать в качестве учебной модели. |
| Алгоритм | Ожидание пешехода. Измерение расстояния. Если объект находится ближе установленного значения, включить сигнал. Поднять шлагбаум или активировать предупреждающий механизм. Через несколько секунд выключить сигнал. Вернуться в режим ожидания. |
| Практическая значимость | Проект полезен для: уроков ОБЖ; занятий по робототехнике; школьных выставок; конкурсов инженерных и социальных проектов.Для Самарской области работа важна, потому что посвящена теме безопасности детей, которая понятна и значима для любого муниципалитета региона. |
| Вывод | «Умный пешеходный переход» — это готовый социально значимый проект на базе LEGO EV3. Он наглядно показывает, как образовательная робототехника может быть связана с реальными задачами городской безопасности. |
