CC BY
2
УДК 621 865
Сафиуллина Я.М.
студент
Лаврентьев Б.Ф., канд. техн.наук
профессор
кафедра «Проектирование и производство ЭВС» ФГБОУ ВО Поволжский государственный технологический университет Россия, Йошкар-Ола
ДЕТСКИЕ ИНФОРМАЦИОННЫЕ РОБОТОТЕХНИЧЕСКИЕ КОНСТРУКЦИИ С КОМБИРИРОВАННЫМ УПРАВЛЕНИЕМ
Аннотация: Представлен проект информационной
робототехнической конструкции с комбинированным управлением, в которой, в отличии от существующих конструкций, главным фактором функционирования является звуковое сопровождение. Приводится структурная схема конструкции и описание её работы
Ключевые слова: робототехнические конструкции, управление, формирователь команд, МП3- плеер, память, блок звука, передатчик, приемник, усилитель низкой частоты, блок питания, аккумулятор.
Safiullina Ya.M.
student
Lavrentiev B.F., candidate of technical sciences, PhD
professor
department of "Design and Production of EMU" Volga State Technological University Russia, Yoshkar-Ola
CHILDREN'S INFORMATION ROBOTIC STRUCTURES WITH
COMBINED CONTROL
Abstract: The paper presents a project of an information robotic structure with combined control, in which, unlike existing structures, the main factor of functioning is sound. A structural diagram of the structure and a description of its operation are given
Keywords: robotic structures, control, command generator, MP3 player, memory, sound unit, transmitter, receiver, low frequency amplifier, power supply, battery.
Использование механоэлектронных детских информационных робототехнических конструкций, выполненных в виде сказочных,
былинных или национальных героев в детских учреждениях, способствует всестороннему развитию и воспитанию детей, позволяя повысить эффективность лечения, снять психологическое напряжение и способствует художественно-эстетическому воспитанию детей и правилам хорошего поведения [1].
С другой стороны подобные конструкции найдут применение в торговых и рекламных мероприятиях в качестве экскурсоводов, гидов, воспитателей. Детские робототехнические конструкции по принципу работы и по назначению можно подразделить на две большие группы.
- динамические робототехнические конструкции и
- информационные робототехнические конструкции.
Первая группа базируется на создании робототехнических конструкций, основной задачей которых является динамические перемещения с выполнением запланированных задач. Для передвижения используется колесная, гусеничная, шаговая, водная или воздушная платформы.
Динамические робототехнические конструкции нашли широкое применение в кружковой работе с использованием зарубежных комплектующих, различных датчиков, беспроволочной связи, пультов управления и разработанного программного обеспечения. К недостаткам динамических конструкций следует отнести их высокую стоимость, что не позволяет использовать их во всех дошкольных, культурных, развлекательных и оздоровительных учреждениях. В отличии от динамических робототехнических конструкций информационные робототехнические конструкции обладают значительно большими функциональными возможностями в воспитании и психоэмоциональном воздействии на детей, так как позволяют передавать им большие объемы информации, необходимые для повседневной жизни. С другой стороны информационные робототехнические конструкции позволяют значительно облегчить труд обслуживающего персонала - воспитателей, педагогов, работников культурных и развлекательных учреждений. Поэтому таких роботов необходимо иметь значительно больше, чтобы обеспечить ими большинство дошкольных, школьных, культурных, развлекательных и оздоровительных учреждений. Робототехнические герои «работают» по заданному сценарию, включая движение головы, рук, глаз, рта; ведут в диалоге беседу с окружающими, дают пояснения к мероприятиям, на которых присутствуют. Управление роботами может быть по внутренней компьютерной программе или внешнее - по радиоканалу[ 2, 3 ]. В проекте заложена современная элементная база, технологии и недорогие комплектующие.
В 2020 году в Поволжском государственном технологическом университете был разработан эскизный проект детской информационной робототехнической конструкции с комбинированным управлением,
принцип работы которой существенно отличался от существующих. Особенностью таких информационных робототехнических конструкций является то, что, в отличии от существующих конструкций, в них главным фактором функционирования является звуковое сопровождение [ 4,5 ].
Динамические перемещения конструкций и их функции являются вторичными функциями и зависят от звукового канала. Поэтому одной из главных задач при проектировании информационных робототехнических конструкций является создание недорого малогабаритного, автоматического источника звука и привязка звукового канала к движениям робота. Звуковой канал должен управлять роботом. Анализ всех существующих источников звука показал, что наиболее перспективным источником звука является самый простой и дешевый МР3-плеер без экрана с небольшими доработками. Такие плееры выпускаются в Китае, имеют небольшие размеры, хорошее воспроизведение звука, большой объем хранимой информации и стоимость в пределах 200 -300 руб. Для создания звукового канала следует выбрать самый дешевый МР-3 плеер и выполнить ряд небольших доработок для привязки звукового сигнала к движениям робота. Кроме того необходима привязка звуковых фрагментов к началу каждого сценария (сообщения).
Основным преимуществом нового варианта конструкции является значительно более низкая стоимость, более высокая надежность и удобство эксплуатации за счет уменьшения емкости программируемой памяти команд и возможности воспроизводить звуковые сценарии в заданном количестве и последовательности
Структурная схема созданной информационной робототехнической конструкции для дошкольных, культурных, развлекательных и оздоровительных учреждений с комбинированным управлением приведена на рис.1.
В состав робототехнической конструкции входит пульт управления У2 и робототехническая конструкция с фигурой робота У1. Пульт управления содержит формирователь внешних команд с клавишами команд и индикацией. При первом нажатии на клавишу включается соответствующая команда, а при повторном нажатии команда отключается. Включение внешнего режима работы производится командой К.5. Блок звука формирует звуковое сопровождение управляет ртом робота в соответствием со звуком. Питание блоков производится от аккумуляторов с подзарядкой от сети. В состав пульта управления У2 входит также типовой микрофонный усилитель с передатчиком звуковых
сигналов.
Рис.1 Детские информационные робототехнические конструкции с комбинированным управлением
Информационная робототехническая конструкция У.1 содержитс формирователь внутренних команд, в состав которого входят генератор, счетчик внутренних команд, программируемое постоянное запоминающее
устройство ( ППЗУ ) и регистр внутренних команд, блок звука,, состоящего из МР3-плеера и схемы управления плеером, приемника внешних звуковых сигналов с усилителем низкой частоты ( УНЧ ), приемник внешних команд с формирователями, передней панели и аккумулятора с блоком питания внешних команд, коммутатора команд с с формирователями команд движения фигуры К.1-К.4, формирователями вспомогательных команд К.6 - К.8. Работа информационных робототехнических конструкций может происходить в двух режимах: в режиме внутреннего управления и в режиме внешнего управления. Переход из одного режима в другой производится переключением тумблера «Режим работы» в положение «Внешнее» или «Внутреннее». Переход из одного режима в другой возможен многократно в течении одного сценария, что позволяет создавать фантастические сценарии общения робототехнического робота с окружающим миром. В ряде случаев оператор не имеет возможности видеть информационную робототехническую конструкцию. В этом случае можно ввести в состав робототехнической конструкции систему видеонаблюдения со звуковым сопровождением. В процессе реализации нестоящего гранта рассматривались несколько вариантов организации видеонаблюдения, в том числе с использованием блоков видеоняни, которые можно приобрести с помощью интернета из Китая. Более подробная информация по использованием блоков видеоняни в робототехнических конструкциях приведены в статьях [ 6. ]
Работа выполняется при финансовой поддержке по программе «Умник» 2020 года Заявка № У-082354 «Разработка информационных робототехнических конструкций для культурных объектов современного города»
Использованные источники:
1. Абраменкова В.В. Социальная психология детства в контексте развития отношений ребенка в мире // Вопросы психологии, 2001, №1, С.3-16.
2. Лаврентьев Б.Ф., Сафиуллина Я.М,. «Робототехническая конструкция с внутренним и внешним управлением». Патент на полезную модель RU №142839 Ш. публиковано 10 07.2014
3. Лаврентьев Б.Ф., Сафиуллина Я.М. Детские информационные робототехнические конструкции для лечебных и культурных центров. //Журнал «Вестник современной науки» № 1 М., февраль 2015 г., С.111 -113.
4 Лаврентьев Б.Ф., Сафиуллина Я.М Блок управления детскими сказочными робототехническими конструкциями // Двадцать третьи Вавиловские чтения: Материалы международной научной конференцию Йошкар-Ола, ПГТУ 2019. С 95-98
5. Сафиуллина Я.М., Захаров Ю.В., Лаврентьев Б.Ф. Прекрасная сказка для детей. //// НИЦ, Х1Х Международная НПК «Актуальные проблемы
развития гуманитарных наук» Шифр KOV-15_07_02, 2020. С 424 -431 6. Сафиуллина Я..М., Лаврентьев Б.Ф., Использование видеоняни в системе управления информационными роботизированными конструкциями для детских, культурных, развлекательных и оздоровительных учреждений // Семнадцатые Международная научная конференция « Социально-гуманитарные науки и практике в 21 веке Йошкар-Ола, 2021. С 75-82
