Автоматизированная детская площадка для детей с ограниченными возможностями на базе конструктора Lego Mindstorms

XIV Международный конкурс научно-исследовательских и творческих работ учащихся
Старт в науке

Автоматизированная детская площадка для детей с ограниченными возможностями на базе конструктора Lego Mindstorms

Асламин Вячеслав Николаевич 1Вдовин Егор Андреевич 1Гонтов Даниил Михайлович 1Кривощеков Максим Павлович 1
1Школа интеллектуального развития "Мистер Брейн"
Охоткина Кристина Александровна 1
1Школа интеллектуального развития "Мистер Брейн"
Автор работы награжден дипломом победителя III степени
Текст работы размещён без изображений и формул.
Полная версия работы доступна во вкладке "Файлы работы" в формате PDF

Введение

Не каждому малышу под силу прокатиться с детских горок и лихо взобраться на качели, чтоб веселиться с остальными детьми. К сожалению, для деток с ограниченными возможностями эти радости доступны только с помощью специально оборудованных игровых площадок. Таким ребятам особенно необходима двигательная активность, поскольку она благотворно влияет на организм.

Помимо оздоровительного эффекта аттракционы способствуют развитию навыков взаимного общения и развития толерантного отношения к «особым» детям. Не говоря уже о том, что площадки облегчают родителям процесс воспитания детей. Поэтому нет сомнений в важности создания условий для приобщения детей – инвалидов к играм и спорту. С помощью современных игровых пространств, вселить детям-инвалидам, надежду, уверенность, радость и избавить их от чувства одиночества не составит труда. 

К большому сожалению, в России специально оборудованных площадок для детей с ограниченными возможностями очень мало. Но даже их использовать самостоятельно (без родителей) они не могут.

Именно поэтому мы считаем, что создание адаптивной автоматизированной детской площадки для детей с ограниченными возможностями актуально в настоящее время. С такой площадкой «особенные» дети смогут самостоятельно использовать игровое оборудование, общаться с другими детьми и просто гулять.

Цель исследования: создание модели «Автоматизированная площадка для детей с ограниченными возможностями» с помощью конструктора Lego Mindstorms, которая продемонстрирует удобное и доступное использование любого игрового оборудования детьми с ограниченными возможностями.

Задачи исследования:

Подробно изучить детские площадки и виды игрового оборудования.

Ознакомится с игровым оборудованием для детей с ограниченными возможностями и трудностями во время его использования.

Создать модель «Автоматизированная детская площадка для детей с ограниченными возможностями» с помощью конструктора Lego Mindstorms.

Создать программу, которая позволит наглядно продемонстрировать работу автоматизированного игрового оборудования на детской площадке.

При оформлении проекта мы использовали идеи из большой книги LEGO MINDSTORMS EV3 [2], при создании программ мы руководствовались учебными пособиями по образовательной робототехнике [3].

Глава 1. Теоретическое исследование детских площадок для детей с ограниченными возможностями и возникающих проблем во время их посещения

Общие сведения

Дети с ограниченными возможностями – это дети, имеющие недостатки в физическом и (или) психическом развитии, имеющие значительные отклонения от нормального психического и физического развития, вызванные серьезными врожденными или приобретенными дефектами и в силу этого нуждающиеся в специальных условиях обучения и воспитания. (Рисунок 1.1, Приложение)

К этой группе детей относятся дети, состояние здоровья которых препятствует освоению ими всех или отдельных разделов образовательной школы вне специальных условий воспитания и обучения [4].

На сегодняшний день, одной из самых важных проблем для детей с ограниченными возможностями, является общение со сверстниками. Из-за своих физиологических и психических особенностей они часто находятся в зоне отверженных. У детей, которые отвергаются сверстниками, преобладает отчужденное отношение к другим детям. Их  общение чаще  заключается в доказательстве своего равенства и в защите своего я.  Такая защита может принимать разные поведенческие формы и вызывает разные трудности в общении: от яркой агрессивности и враждебности до полного ухода в себя, что выражается в замкнутости и застенчивости. Дети  не участвуют в общих играх, боятся проявлять себя, избегают общения со сверстниками.  Они сосредоточены на своем я, которое замкнуто на своих  недостатках и ведут чаще обособлено от других.

Неудачи в общении ведут к внутреннему дискомфорту, компенсировать который не могут никакие объективные высокие показатели в других сферах их жизни и деятельности.

Ограниченность круга контактов препятствует формированию продуктивных навыков общения со сверстниками и взрослыми, установлению и значимости дружеских связей, затрудняет формирование адекватной картины мира. Что в свою очередь оказывается существенным препятствием на пути их адаптации и интеграции в более широком социуме.

В процессе общения со сверстниками развиваются навыки взаимопонимания, взаимодействия и взаимовлияния. В группе можно сравнить себя с другими, оценить свои успехи или неудачи, занять должное положение, получить признание, уважение среди сверстников своими действиями (не только социально-положительными), утвердиться в их глазах. Для ребенка с ограниченными возможностями делается важным умение познакомиться с понравившимся человеком, свободно чувствовать себя в компании, разделяя нормы и интересы значимой для него группы, а также ощущать, что при этом он не теряет индивидуальность, может высказывать свои мысли и выражать чувства.

Проблема уверенного поведения важна для детей с ограниченными возможностями. Ребенок, обладающий навыками уверенного поведения, быстрее ориентируется в сложных коммуникативных ситуациях и правильно реагирует при задевающем и провоцирующем общении, умеет располагать к себе людей, способен оказывать другим поддержку и слаженно работать в команде [5].

Поэтому становится абсолютно ясно, что необходимо развивать коммуникативные навыки у детей. В этом отлично помогает посещение обычной школы, дополнительных кружков и, конечно же, прогулки на детской площадке. Ведь именно там, во время игры социализация происходит намного лучше. Ребята не зажаты, расслаблены и могут свободно взаимодействовать друг с другом. (Рисунок 1.2, Приложение)

1.2 Детские площадки и виды игрового оборудования

Детская площадка – это то место, где дети проводят большое количество своего времени, общаются со сверстниками, играют. Также, игры на детских площадках способствуют физическому развитию детей. Очень важно, чтобы площадка была правильно и грамотно оборудована, а главное – безопасно. (Рисунок 2.1, Приложение)

Оборудование для детских площадок зависит от ее типа:

для дошкольников;

для детей от 6 до 12 лет;

для подростков.

От этого зависит и размер занимаемой площади. Площадка любого из этих типов должна быть поделена на 2 зоны – зону для активных игр и для спокойных.

При оборудовании площадки для малышей очень важно четкое зональное ее разделение. Таким образом, в зоне спокойных игр должны располагаться небольшой стол с лавочками, песочница.

Наличие навеса или зонтика, «грибочка» — не обязательное условие, но желательное. Поскольку, такой навес над песочницей станет не только защитой от солнца, но и от чрезмерной влаги во время дождя.

Расположить эту зону нужно немного в стороне, чтобы качели и горки не преграждали путь к песочнице и во избежание травм.

В зоне активных игр необходимы качели на пружинах, качалки – балансиры, горки, карусели, различные домики и лестницы, лабиринты. Эта зона предполагает игры коллективного характера. Именно здесь дети будут учиться общаться и решать конфликты, совместно проводить время и выдумывать все новые игры. (Рисунок 2.2, Приложение)

Дети младшего школьного возраста уже вряд ли будут играть в песочнице, поэтому в зоне спокойных игр будет достаточно большого стола с лавочками и навесом. В этой зоне будут проводиться настольные игры и чаепития.

Гораздо важнее для детей старше 6 лет зона активных игр. Здесь обязательно должны присутствовать различные лабиринты и спортивно – игровые комплексы.

Рукоходы, веревочные лестницы, шведские стенки, турники и канаты – простое и функциональное оборудование детской площадки. Также, некоторые игровые площадки этого типа оснащают скалодромами. Большие детские городки могут включать в себя сразу несколько снарядов для игр и будут увлекать детей этого возраста не хуже, чем малышей. (Рисунок 2.3, Приложение)

Игровая площадка для подростков больше похожа на спортивную площадку. Здесь обязательно должны быть турники, место для игр с мячом, уличные спортивные снаряды. Зона отдыха на такой площадке должна занимать не более 15% территории. (Рисунок 2.4, Приложение)

Но существует несколько моментов, которые одинаково необходимо всем площадкам, вне зависимости от категории:

ограждение в виде заборчика – это позволяет обозначить границы площадки и повышает уровень безопасности;

урны или контейнеры для мусора. Чистота – залог здоровья!

лавочки, скамейки – возможность присесть отдохнуть необходима как детям, так и их родителям [6].

Такие детские площадки очень хорошо способствуют умственному и физическому здоровью ребят. Но в то же время мало приспособлены для детей с ограниченными возможностями.

Не все «особенные» дети могут качаться на обычной качели, скатываться с горки, кататься на карусели, лазать по шведским стенкам. Таким ребятам необходимо специальное оборудование. Ведь развитие их способностей также важно. (Рисунок 2.5, Приложение)

Детские площадки для детей с ограниченными возможностями

В последнее десятилетие, в связи с реализацией проекта​ "доступная среда",​ появились новые​ детские площадки и игровые комплексы, сконструированные специально для "особенных" детей. Чем же отличаются адаптивные детские площадки от обычных?​

Адаптивные - значит приспособленные для детей-инвалидов с учётом их физических возможностей. Неважно какой недуг: ребенок в инвалидной коляске, незрячий или с аутизмом - каждый ребенок на такой площадке найдет игру по душе. Можно покататься на качелях, спуститься с горки или даже полазить на разноуровневых домиках! Это отличная возможность провести время весело и с пользой. (Рисунок 3.1, Приложение) Давайте рассмотрим основные элементы адаптивных детских площадок:

Качели - какое же детство без качелей! Качели можно найти везде: начиная от суперсовременных игровых комплексов и заканчивая старыми двориками домов сталинских эпох. Качаться на качелях не только весело, но и полезно. Теперь и "особенные" малыши могут познать все радости детства. Качели в адаптивных детских площадках сконструированы для детей-колясочников. Вместо сиденья - специальная платформа с закрывающимся бортиком для надеждой фиксации ребенка. Ребенок заезжает на платформу прямо в коляске, бортики фиксируются и качайтесь на здоровье! (Рисунок 3.2, Приложение)

Горки - адаптивные горки по форме и материалу не отличаются от обычных. Единственная особенность - это повышенный уровень безопасности. В специальных горках угол наклона снижен, сами горки намного шире и имеются бортики для защиты от падений. На горку можно залезть по ступенькам, а можно и въехать по пандусу прямо в коляске и спуститься в ней же. (Рисунок 3.3, Приложение)

Лабиринты для активных игр в специальных детских площадках делаются с широкими входами, пандусами и просторными площадками, адаптированными для перемещения на инвалидной коляске. Так же обязательно присутствие удобных поручней. (Рисунок 3.4, Приложение)

Турники – их здесь делают разноуровневыми, для того, чтобы ребенок смог дотянуться до турника и покачаться, сидя прямо в коляске. (Рисунок 3.5, Приложение)

Карусель – в них наряду с обычными сидениями, делают и специальные места для детей-колясочников. Это небольшие площадки бортиками для защиты от падений. На карусель нужно заехать по широкому пандусу, зафиксировать коляску и можно кататься всем вместе. (Рисунок 3.6, Приложение)

Тактильные доски или "бизиборды", "игровая панель", "игровая доска". В адаптивных детских площадках тактильные доски делаются как элемент общего сооружения. Например: в стены игровых домиков закреплены игрушки для развития мелкой моторики. Или в качестве отдельной игровой зоны - тактильные панели для незрячих и слабовидящих детей с шрифтом Брайля. (Рисунок 3.7, Приложение)

Песочница - обязательный атрибут каждой детской площадки - это песочницы. Адаптивные песочницы делаются приподнятыми над землёй, в виде стола с бортиками, наполненными песком. Это удобно для детей в колясках. Они без труда могут подъехать к песочнице и поиграть. Так же популярными становятся сенсорные "песочницы" - это своеобразные столы, разделенные на отсеки и наполненные различным по фактуре материалом: например, камни разных размеров, гравий, песок [7]. (Рисунок 3.8, Приложение)

Такие детские площадки положительно влияют на развитие «особенных» детей. Дают возможность им играть во все игры, общаться друг с другом. Но во время использования некоторого оборудования возникают трудности, например, качели. Ребенок с ограниченными возможностями самостоятельно покачаться на них не сможет. Ведь для этого необходимо постоянно совершать колебательные движения. Сейчас в этом ребенку помогает мама. Она постоянно подталкивает качели, от чего те не останавливаются. Также карусели, на них нужно отталкиваться, чтобы они вращались. В этом пока что также помогают родители или друзья. (Рисунок 3.9, Приложение)

Мы с командой решили усовершенствовать уже существующее игровое оборудование для детей с ограниченными возможностями. Добавить автоматизации качелям и карусели, чтобы ребенок мог самостоятельно выйти на прогулку и без какой-либо помощи, не только съехать с горки, но и покачаться на качели и покрутиться на карусели.

Глава 2. Модель «Автоматизированная детская площадка для детей с ограниченными возможностями» на базе конструктора Lego Mindstorms.

2.1 Внешний вид конструкции, особенности ее движения

Наш проект «Автоматизированная детская площадка для детей с ограниченными возможностями» - это часть огромной детской площадки, на которой смогут играть абсолютно все дети. (Рисунок 4.1, Приложение)

Наша площадка включает в себя специальные автоматизированные качели и карусель, которые работают за счет мотора и специального датчика. Также на площадке есть брусья и турник для «особенных» детей, место отдыха под крышей и служебное помещение, в котором находится система управления моторами и датчиками, установленными на игровом оборудовании.

Данный проект был сконструирован с использованием конструктора Lego City и Lego Mindstorms. (Рисунок 4.2, Приложение)

Качели для детей с ограниченными возможностями работают за счет большого мотора и датчика касания. Ребенку необходимо заехать по специальному пандусу на качели, с помощью цепочки заблокировать въезд и нажать на датчик касания. Качели автоматически начнут раскачиваться. Если ребенок накачался, то ему необходимо вновь нажать на датчик, немного удерживая, и качели остановятся. Можно смело с них съезжать. (Рисунок 4.3, Приложение)

Карусель работает с помощью среднего мотора и датчика касания. Необходимо по пандусу заехать на карусель, заблокировать въезд цепочкой и нажать на датчик. (Рисунок 4.4, Приложение) Средний мотор начнет вращать угловую понижающую зубчатую передачу, которая состоит из 5 шестеренок, где ведущая – коронная, а ведомая – большая шестерня. Карусель сделает один круг вращения, если ребенок хочет покрутиться еще, можно снова нажать на кнопку. (Рисунок 4.5, Приложение)

Таким образом, наш проект содержит:

1 модуль EV3 в качестве центра управления и запуска программы;

1 большой мотор, вращающий ось вращения, на которой находятся качели; (Рисунок 4.6, Приложение)

1 средний мотор, вращающий с помощью угловой зубчатой передачи, карусель; (Рисунок 4.7, Приложение)

2 датчика касания, которые отвечают за запуск моторов.

2.2 Управление моделью «Автоматизированная детская площадка для детей с ограниченными возможностями» с помощью ПО LegoMindstormsEV3

Для того, чтобы наш проект «Автоматизированная детская площадка для детей с ограниченными возможностями» работал, нам необходимо было создать программу в программном обеспечении Lego Mindstorms EV3. (Рисунок 5.1, Приложение)

Для одновременного запуска качели и карусели, мы использовали в программе многозадачность.

Первая задача отвечает за работу качели:

Программа ждет, когда ребенок нажмет на датчик касания;

После нажатия издается звук «Старт» и качели начинают свое движение;

Движение происходит с помощью большого мотора. Он работает с мощность 10, двигая качели вперед-назад на 20 градусов. Данные блоки стоят в цикле, который прерывается вторым нажатие на датчик касания;

После второго нажатия, мотор останавливается, издается звук «Стоп» и датчик касания вновь ждет нажатия, чтобы порадовать ребенка. (Рисунок 5.2, Приложение)

Вторая задача отвечает за работу карусели:

Программа ждет нажатия второго датчика касания;

После его нажатия издается звук, который оповещает о начале работы карусели;

Средний мотор начинает вращать зубчатую передачу с мощность 20, совершая оборот на 600 градусов. Данную величину, мы с ребятами рассчитывали специально, чтобы карусель остановилась в том же месте, где начала свое движение. Это необходимо для того, чтобы ребенок смог также беспрепятственно покинуть игровое оборудование, спустившись по пандусу.

Сделав один оборот вокруг своей оси, карусель останавливается и ожидает нажатия датчика касания. Данная программа, также стоит в цикле. (Рисунок 5.3, Приложение)

Наше автоматизированное оборудование очень легко в управлении и использовании. Каждый ребенок сможет покачаться без чьей-либо помощи, это так здорово!

Заключение

Изучив детские площадки и их игровое оборудование, мы выяснили, что они благотворно влияют на познавательное, физическое, социальное и эмоциональное развитие детей. К сожалению, не всем данным оборудованием может воспользоваться ребенок с ограниченными возможностями. Но он точно также нуждается в развитии. Ему необходимо взаимодействовать с другими ребятами, учиться отстаивать вою точку зрения, выигрывать и проигрывать во время игры.

Поэтому в современном мире для таких детей придумали специальное оборудование, которым он сможет запросто воспользоваться (качели со специальным сидением, горки со сниженным углом наклона, разноуровневые турники). Но даже у такого, на вид, идеального игрового оборудования есть несколько минусов. Например, «особенный» ребенок не сможет сам покачаться на качели или покататься на карусели. Ему необходима помощь родителей или друзей. Таким образом, он не сможет гулять на детской площадке самостоятельно.

Проанализировав данную информацию, мы с командой пришли к выводу, что необходимо создать автоматизированную площадку для детей с ограниченными возможностями, которая поможет ребятам использовать самостоятельно любое игровое оборудование.

В итоге нам удалось создать проект «Автоматизированная детская площадка для детей с ограниченными возможностями». Игровое оборудование на ней очень просто и удобно в использовании, а главное доступно для всех в любое время.

Для проекта мы использовали конструктор из набора Lego Mindstorms и Lego City. Для запуска робота мы создали программу в среде Lego Mindstorms EV3, одновременно подключая к компьютеру 1 большой мотор, 1 средний мотор и 2 датчика касания.

Создав довольно объемный проект, мы считаем его актуальным в настоящее время и вполне применимым на игровых площадках.

Список используемой литературы

Курс «Машины и механизмы», курс «Основы робототехники», Школа интеллектуального развития «Мистер Брейн», - Режим доступа - https://vk.com/mrbrain_tmn;

Лоренс Валк: Большая книга LEGO MINDSTORMS EV3; [пер. с англ. Черников С.В]. Издательство «Эсмо», 2017. - 400 с.;

Овсяницкая, Л.Ю. Курс программирования робота EV3 в среде Lego Mindstorms EV3 / Л.Ю. Овсяницкая, Д.Н. Овсяницкий, А.Д. Овсяницкий. 2-е изд., перераб. и доп – М.: Издательство «Перо», 2016. – 300 с.

Интернет источники

https://www.maam.ru/detskijsad/ponjatie-deti-s-ogranichenymi-vozmozhnostjami-zdorovja-klasifikaci-narushenii-razvitija.html

https://nsportal.ru/shkola/rabota-s-roditelyami/library/2018/12/19/osobennosti-obshcheniya-detey-s-ogranichennymi

http://здоровый-пупс.рф/статья/16828

https://lecheniedcp.ru/adaptivnaya-detskaya-ploshchadka

Приложение

Рисунок 1.1 Дети с ограниченными возможностями

Рисунок 1.2 Совместные игры на детской площадке

Рисунок 2.1 Детская площадка

Рисунок 2.2 Игровое оборудование для дошкольников

Рисунок 2.3 Игровое оборудование для младших школьников

Рисунок 2.4 Игроое оборудование для подростков

 

Рисунок 2.5 Ребенок с ограниченными возможностями на обычной детской площадке

Рисунок 3.1 Адаптивная детская пощадка

Рисунок 3.2 Качели для детей-колясочников

Рисунок 3.3 Горки для детей с ограниченными возможностями

Рисунок 3.4 Лабиринты на адаптивной детской площадке

Рисунок 3.5 Турники для людей с ограниченными возможностями

Рисунок 3.6 Карусели для «особенных» детей

Рисунок 3.7 Тактильные доски

Рисунок 3.8 Песочница на площадках для детей с ограниченными возможностями

Рисунок 3.9 Использование качели только с помощью взрослого

Рисунок 4.1 Проект «Автоматизированная детская площадка для детей с органиченными возможностями»

Рисунок 4.2 Создание проекта

Рисунок 4.3 Автоматизированные качели

Рисунок 4.4 Автоматизированная карусель

Рисунок 4.5 Угловая понижающая зубчатая передача

Рисунок 4.6 Большой мотор

Рисунок 4.7 Средний мотор

 
   

Рисунок 5.1 Программа для запуска проекта «Автоматизированная десткая площадка для детей с ограниченными возможностями»

Рисунок 5.2 Программа для запуска качели

Рисунок 5.3 Программа для запуска карусели

Просмотров работы: 85