CC BY
11Видимо профессиональные производители бесконтактных термометров, демонстрирующих 36,60С при выполнении измерений температуры на лбу человека, используют какие-то собственные алгоритмы внесения поправок, определяющие места производимых измерений и вычисляющие соответствующие «плавающие корректировки». В нашем же случае предлагается перед выполнением процедуры контрольных измерений воспользоваться знанием о распределении температуры по поверхности тела человека, а затем уже сравнивать полученные результаты с существующими «эталонными» образцами.
Таким образом, на основании данных представленного выше исследования можно сделать вывод о том, что способы проведения быстрого, бесконтактного и достаточно точного измерения температуры тела человека и других тел существуют и основываются на использовании синтетических датчиков, построенных с использованием пироэлектрического эффекта. Однако, для измерения или периодического мониторинга температуры тел граждан термометрами, использующими «быструю» бесконтактную технологию, следует помнить о существующем неоднородном распределении температур в различных точка человеческого тела.
Библиографический список:
1. Фейнман. Р. Характер физических законов / Р. Фейнман. - 2-е изд. - Москва : Наука, 1987.
2. Пучкова, А. А. Приемы усовершенствования пироэлектрических сенсоров / А. А. Пучкова // Перспективы развития строительного комплекса. - 2014. - С. 197-206.
3. Кудрявцев, Н. Г. Особенности метода проектных интерфейсов как механизма развития проектного подхода в образовательном процессе и детском техническом творчестве / Н. Г. Кудрявцев, А. А. Темербекова // Вестник Новосибирского государственного педагогического университета. - 2018. - Т. 8. - № 6. - С. 167-182.
4. Брязгунов, И. П. Теплообмен и терморегуляция в практике педиатра / И. П. Брязгунов. - Москва : ИД Медпрактика. - 2005. - 128 с.
5. Айзенштат, Б. А. Тепловой режим человека / Б. А. Айзенштат, Л. П. Лукина. - Санкт-Петербург : Гидрометеоиздат, 1993. - 168 с.
6. Худайбердиев, М. Д. Физиологические механизмы адаптации человека и животных к высокой температуре / М. Д. Худайбердиев // Проблемы терморегуляции и температурной адаптации ; ответственный редактор Н. К. Попова. - Новосибирск : ИЦиГ СО АН СССР, 1992. - 220 с.
7. Линденбратен, В. Д. Модели температурного гетеростазиса / В. Д. Линденбратен, А. М. Иванов, С. З. Савин. - Владивосток : Дальнаука, 2001. - 231 с.
8. Информативность температурных параметров различных зон тела человека для коррекции его теплового дисбаланса при выходе в открытое космическое пространство / В. С. Кощеев, А. Кока, Г. Р. Леон, А. Л. Максимов // Физиология человека. - 2005. Т. 31. - № 6. - С. 78-79.
УДК 004.896, 62-529
ИССЛЕДОВАНИЕ ВОЗМОЖНОСТИ ОРГАНИЗАЦИИ ВИРТУАЛЬНЫХ РОБОТОТЕХНИЧЕСКИХ СОРЕВНОВАНИЙ
RESEARCH OF THE OPPORTUNITY OF ORGANIZING VIRTUAL ROBOTIC COMPETITIONS
Ковтун А. А., канд. техн. наук, доцент Корнеев Г. Е., Прохоров А. К.
Новокузнецкий институт (филиал) ФГБОУ ВО «Кемеровский государственный университет», Академия робототехники «Талос»
Россия, Кемеровская область, г. Новокузнецк talos17@ya.ru
Аннотация. В статье приводятся результаты исследования возможности моделирования проведения виртуальных дистанционных соревнований, различные аспекты и некоторые тонкости по сравнению с реальными конструкциями роботов.
Ключевые слова: робототехника, виртуальный робот, программирование, датчики.
Abstract. The article presents the results of a study of the possibility of modeling virtual distance competitions, various aspects and some subtleties in comparison with real robot designs.
Key words: robotics, virtual robot, programming, sensors.
Робототехника в целом - это комплексное направление, предполагающее применениезнаний из многих областей - физики и математики, моделирования, конструирования, механики (мехатрони-ки), логики, электроники, программирования. Комплексно и системно общий подход рассмотрен, например, в работах по ссылке [1].
Для обучения основам робототехники на школьном уровне широкое распространение получили конструкторы LEGOMINDSTORMSEV3, включающие блок управления, несколько электромоторов, от
4-х разных датчиков и большое количество разнообразных балок и соединителей из пластика, позволяющие собирать весьма разнообразные конструкции. Наиболее привлекательный и стимулирующий учащихся к изучению вопросов робототехники метод - это подготовка и участие в различных робото-технических соревнованиях со своими моделями роботов. Создаваемые конструкции часто имеют определенную оригинальность и новизну решений как в конструировании, так и в программировании, примеры этому в работах [2] и [3].
В технических ВУЗах изучение основ робототехники продолжается как более глубокое изучение теоретических вопросов, так и практические занятия по управлению разного уровня роботизированными объектами (РО). Наиболее просто задачи управления РО решаются с использованием различных микроконтроллерных устройств, например, платы Arduino (AVR микроконтроллеры) - здесь уже гораздо больше различных вопросов, и предлагаемых способов их решения. Например, в работе [4] приводится анализ выбора наиболее подходящего типа сигнала для регистрации скорости робота, в работе [5] рассматриваются вопросы точности измерения расстояний в робототехнических системах.
Существующая материальная база многих общеобразовательных школ и ВУЗов не так велика, как хотелось бы. Реальные возможности использования соответствующих конструкций «живых» РО имеются далеко не во всех местах.
Выходом в такой ситуации, как для учащихся школ, так и для студентов ВУЗов, является использование симуляторов роботизированных систем (СРС). Наиболее удобной средой является разработка швейцарской компании продукта под названием CoppeliaSim, учебная версия которого (Edu) - полностью функциональная - предоставляется бесплатно. Может устанавливаться на многие операционные (но только 64-х разрядные) системы. Основные достоинства - наилучшее из имеющихся СРС юзабилити интерфейса, обширная база встроенных готовых роботов (антропоморфных, колесных, захватов и роборук), датчиков и компонентов (включая атрибутику жилого умного дома) для создания своих проектов, обилие примеров использования в интернете, хорошая справочная система. Некоторое неудобство - встроенный (основной) язык программирования, все примеры скриптов, написаны на языке Lua. Хотя он разрабатывался на базе С/С++, но имеются некоторые нюансы в реализации. Имеется возможность работать с Python и некоторыми другими языками программирования.
Одним из распространённых видов соревнований колесных роботов являются соревнования, в которых робот должен следовать по некоторому маршруту и по ходу движения выполнять определенные действия. Рассмотрим наиболее простое соревнование такого типа - шорт-трек. Поле, представленное на рисунке 1а, имеет непрерывную замкнутую линию следования, по которой стартуют два робота из разных позиций одновременно. Старт-финиш находится для каждого робота в одном месте, т.е. оба робота проходят полный путь одинаковой длинны. Программа управления роботом должна реализовать две задачи: правильно направлять движение робота вдоль линии и остановить его по достижению положения «финиш», которому соответствует 8-й по счету перекресток (для данной конфигурации поля).
Общее число и расположение датчиков «виртуального робота» (ВР) может быть любым (см. рисунок 1б), что существенно отличает его от конструктива роботов LEGO, где допустимо всех датчиков не более 4-х (если не использовать дополнительное оборудование).
Рисунок 1 - Общий вид поля шорт-трек-3 (а) и расположение датчиков (б)
Цель соревнования - обычно парных заездов 2-х роботов-соперников - пройти весь путь, не сворачивая с линии и первым прийти на финиш. Эта цель достигается оптимальным подбором расположения датчиков и эффективным кодом программы управления ВР.
Под эффективностью кода понимается возможность правильной реакции ВР в разных ситуациях положения датчиков на разных участках пути (см. рисунок 2).
Рисунок 2 - Возможные расположения датчиков по отношению к пути
На рисунке 3 приведены данные двух заездов двух роботов со слегка различающимся положением датчиков и изменением крейсерской скорости.
"........-time blue-orange (Ms!) = ",l 12218
" speed= ",37," ",0.51," ",0jf " dAJUgr ",234,240," dBJJ*= ",633,1778 "intersection number GREEN = tt = ",112
".........time blue-green (Ms!) = I 12394
" speeds ",37," ",0.51," ",0.81
" dA_L,R= ".144,246." dB_L,R= ",694,2043
Рисунок 3 - Результаты двух заездов
'.........time blue-orange (Mg!) = ",109893
1 speed= ",38 " ",0.51," ",0.81 ' dA I,,R= ",162,186," |Bjyg= ",558,1722 'intersection number GREEN = ", 10," tt = ",111
---------time blue-green (Ms!) = "в362
1 speed= ",38/'"Д51," ",0.81 ' dA L,R- "J 18,294," dB_L,R- ",892,2019
Время заездов выделено яркими цветами и составляет 112218 и 112394 мс. при скорости 37 единиц, 109893 и 111362 мс. при скорости 38 единиц. Числа 0,51 и 0,81 - это коэффициенты снижение скорости при различных комбинациях сигналов с датчиков ближней и дальней линий соответственно. Строки, выделенные светло-серым цветом, «dA_L,R=» и «dB_L,R=» содержат соответствующие значения числа срабатываний, соответственно, левых и правых датчиков ближней и дальней линий. Видно, что «оранжевый» робот с увеличением скорости меньше выполнял «крутых виражей» -число срабатываний ближних датчиков уменьшилось, в то время как у «зеленого» - возросло, причем изменилось на противоположное соотношение левого и правого датчиков. Результат - разница в опережении оранжевого робота над зеленым возросла - от 176 мс. до 1469 мс. В качестве бонуса -использование виртуальной среды моделирования робосоревнований исключает спорные моменты по определению точного времени, для чего в соревнованиях реальных роботов используются специальные устройства, как это описано в работе [6].
Резюмируя, сделаем следующие выводы:
1. Использование среды моделирования поведения разнообразных робототехнических конструкций «CoppeliaSim» вполне реалистично и пригодно для проведения различных робототехнических соревнований.
2. Результаты моделирования представляют данные, анализ которых позволяет осознанно производить корректирование конструкции ВР и оптимизацию кода управления.
Библиографический список:
1. Современная робототехника: механика, планирование и управление / Kevin M. Lynch and Frank C. Park, Cambridge University. - URL: http://hades.mech.northwestern.edu/index.php/Modern_Robotics (дата обращения: 30.05.2020). - Текст: электронный.
2. Ковтун, А. А. Исследование параметров датчиков LEGO для работы с цветными объектами / А. А. Ковтун, А. Д. Дятлов // Информация и образование: границы коммуникаций: сборник научных трудов XI Международной научно-практической конференции. - 2019. - № 11 (19). - С. 145-148.
3. Корнеев, Г. Е. Модернизация робота на базе конструктора LEGOMINDSTORMSEV3 с «визуализацией намерений» / Г. Е. Корнеев, А. А. Ковтун // Использование цифровых средств обучения и робототехники в общем и профессиональном образовании: опыт, проблемы, перспективы: сборник научных статей III Международной научно-практической конференции. - 2017. - С. 87-89.
4. Ковтун, А. А. Выбор типа сигнала для регистрации скорости робота на платформе ARDUINO / А. А. Ковтун, Я. В. Метелев, О. В. Михайлова // Использование цифровых средств обучения и робототехники в общем и профессиональном образовании: опыт, проблемы, перспективы: сборник научных статей III Международной научно-практической конференции. - 2017. - С. 77-81.
5. Ковтун, А. А. Точное измерение расстояния робототехнической системой / А. А. Ковтун, Я. В. Метелев, О. В. Михайлова // Использование цифровых средств обучения и робототехники в общем и профессиональном образовании: опыт, проблемы, перспективы: сборник научных статей III Международной научно-практической конференции. - 2017. - С. 82-86.
6. Ковтун, А. А. Устройство точного и бесспорного определения победителя в робототехниче-ских соревнованиях на время / А. А. Ковтун, А. К. Прохоров, Г. Е. Корнеев // Информация и образование: границы коммуникаций: сборник научных трудов X Международной научно-практической конференции. - 2018. - № 10 (18). - С. 100-103.
УДК681.58
САУ НА ПЛАТФОРМЕ ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ ИЗОБРАЖЕНИЙ
DEVICE FOR AUTOMATICALLY FIXING AN OBJECT BY CAPTURING IT WITH A CAMERA
Долгов Д. П., студент Научный руководитель: Кудрявцев Н. Г., канд. техн. наук, доцент Физико-математический и инженерно-технологический институт ФГБОУ ВО «Горно-Алтайский государственный университет» Россия, Республика Алтай, г. Горно-Алтайск dolgov.mitia2016@yandex.ru
Аннотация. В работе рассматривается принцип действия Системы Автоматического Управления и возможное применение, позволяющее получать изображение удаленно в автоматическом режиме.
Ключевые слова: камера, потенциометр, ардуино, реле, датчик HC-SR04 (Ультразвуковой дальномер).
Abstract. The paper considers the principle of operation and possible application of a device for automatic fixation of an object by capturing it with a camera.
Keywords: camera, potentiometer, Arduino, relay, HC-SR04 sensor (Ultrasonic rangefinder).
Фотоаппарат - (фотографический аппарат, фотокамера) - устройство для регистрации неподвижных изображений (получения фотографий). Запись изображения в фотоаппарате осуществляется фотохимическим способом при воздействии света на светочувствительный фотоматериал. Получаемое таким способом скрытое изображение преобразуется в видимое при лабораторной обработке. В цифровом фотоаппарате фотофиксация происходит путём фотоэлектрического преобразования оптического изображения в электрический сигнал, цифровые данные о котором сохраняются на энергонезависимом носителе [1]. Было решено провести эксперимент по автоматизации сьёмки без участия человека с широким радиусом охвата.
Появление первого фотоаппарата совпало с изобретением «гелиографии» Жозефом Нисефо-ром Ньепсом в 1826 году. Устройство для регистрации изображения на поверхности асфальтового лака было вариантом камеры-обскуры, до этого активно использовавшейся художниками для рисования с натуры. Дальнейшее развитие технологии связано с изобретением дагеротипии Жаком Луи Да-гером. Дагеротипия быстро получила распространение в качестве инструмента для портретирования, став коммерчески выгодной. Результатом стала разработка новых устройств для фотосъёмки, наиболее оригинальным из которых в 1840 году стала камера Александра Уолкотта с вогнутым зеркалом вместо объектива. Не менее революционной была цельнометаллическая «Ganzmetallkamera» немецкой компании «Фохтлендер», оснащённая светосильным объективом Петцваля [1].
Первая камера с функцией автоматической экспозиции прошёл полностью автоматический супер Kodak Six-20 пакет 1938, но его чрезвычайно высокую цену (на время) от $ 225 ($ 4005 в нынешних условиях) сохранил его от достижения какой-либо степени успеха. К 1960, однако, недорогие электронные компоненты были обычным явлением в камерах, оснащенных люксметрами и системами автоматического воздействия, получая все более широкое распространение [3].
Современные видеокамеры являются компактными устройствами, сочетающими в себе объектив, устройство, формирующее видеосигнал или цифровой видеопоток, устройство для получения
