XXI Международный конкурс научно-исследовательских и творческих работ учащихся

Старт в науке

Разработка робота-библиотекаря

• Авторы
• Руководители
• Файлы работы
• Наградные документы

Садова В.Н. 1Самоха Л.П. 1

---

1МБОУ СОШ №12 г. Пенза

Садова А.В. 1

---

1МБОУ СОШ №12 г. Пенза

Работа в формате PDF

1.4 MB

Автор работы награжден дипломом победителя I степени

Диплом школьникаСвидетельство руководителя

Паспорт проекта

Введение

Нам всегда нравилось читать книги, сначала с родителями, а потом и самим. В 2018 году, когда мне было 6 лет, мама записала меня в Городскую библиотеку № 2 им. М.Е. Салтыкова-Щедрина. Эту библиотеку она посещала сама, учась в школе, и даже работал с нами сотрудник библиотеки из её детства. Я был горд и очень удивлён! В таком месте я побывал впервые! Здесь оказалось столько всего интересного: разнообразные книги, энциклопедии, журналы, тематические выставки книг, различные экспозиции. Я засматривался на стеллажи с книгами, меня поражало их многообразие, хотелось все рассмотреть подробно, не спеша выбрать именно ту книгу, которую хочется. Но всё же, внутренний интерьер библиотеки не всегда позволял это сделать, негде было расположиться, изучить книгу (Приложение 1).

4 сентября 2021 года открыли обновленную Городскую библиотеку № 2 им. М.Е. Салтыкова-Щедрина, усовершенствованную в рамках национального проекта «Культура» по созданию модельных муниципальных библиотек. Она теперь представляет собой современное многофункциональное пространство, есть места единения с книгой, есть «территория общения», отдельное место занимает - мультимедийное оборудование (Приложение 1).

Однако мы заметили, что стеллажи очень высокие, библиотекарю приходится использовать стремянку, чтобы достать необходимую книгу. А это очень опасно и неудобно! Существуют ли какие-то роботы для этого?

Нас заинтересовало - как выглядят современные библиотеки во всем мире, с чего начинается история библиотек?

Актуальность проекта обусловлена тем, что современные роботы используются в нашей жизни на каждом шагу. Поэтому интересно – как они применяются в библиотеке. В результате данной работы с помощью конструктора Lego Mindstorms EV 3 будет создана Лего-модель робота по перемещению книг читателю или библиотекарю.

Наш проект способствует развитию творческого мышления, развитию познавательной деятельности, учит рационально использовать пространство помещения с точки зрения безопасности человека, создавать полезные вещи для хранения и складирования книг или журналов.

Цель проекта: разработка робота-помощника библиотекарю

Задачи проекта:

1. Познакомиться с мировой историей библиотек.

2. Познакомиться с историей городской библиотеки №2 им. М.Е. Салтыкова-Щедрина.

3. Познакомиться с современнейшими библиотеками мира.

4. Создать проект робота для перемещения книг с высоких полок.

5. Определить оборудование и материалы, требующиеся для работы.

6. Создать Лего-модель робота для перемещения книг с высоких полок с помощью конструктора Lego Mindstorms EV3.

Тип проекта: творческий.

Сроки реализации проекта: Август 2023 г. – Март 2024 г.

Ожидаемые результаты проекта

В ходе выполнения предполагается получить следующие результаты:

Результат-продукт: лего-модель робота для перемещения книг с высоких полок, созданная с помощью конструктора Lego Mindstorms EV 3.

Результат-эффект: оптимизация работы библиотеки.

1 Теоретическая часть

1.1 Мероприятия проекта

1.2 План проектных работ

1.3 Историческая справка

Человечество с давних пор стремилось сохранить знания и передать их потомкам. Для этого применялись различные методы: записи на папирусах, глиняных табличках, камнях. Все эти «документы» хранились в особых местах, куда имели доступ лишь знатные люди и жрецы. Есть немало интересных фактов из истории библиотек.

1.3.1 Что такое библиотека?

Библиоте́ка (греч. βιβλίον «книга» + θήκη «хранилище») - учреждение, собирающее и осуществляющее хранение произведений печати и письменности для общественного пользования, а также ведущее справочно-библиографическую работу.

1.3.2 История мировой библиотеки

Основные этапы развития библиотек во всем мире и их особенности представлены в таблице 1.

Таблица 1. Этапы развития библиотек

1.3.3 Современные библиотеки

Развитие техники и технологии очень сильно повлияло на привычные нам учреждения: на школу, на магазины, на поликлиники и на библиотеки. Мы изучили информацию про самые современные библиотеки в мире. Оказывается, в их работе активно используются роботы и цифровые технологии! Самые, на наш взгляд, интересные факты мы занесли в таблицу 2:

Таблица 2. Интересные факты

1.3.4 История городской библиотеки №2 им. М.Е. Салтыкова-Щедрина

История городской библиотеки №2 им. М.Е. Салтыкова-Щедрина начинается с 1946 года, когда жители Конной слободы г.Пензы обратились к властям города с просьбой: выделить в здании школы №12 комнату для библиотеки, которую будут создавать они сами, собирая книги, газеты и журналы. Так и была создана библиотека, которая первое время работала на общественных началах. В 1971 году городская библиотека №2 переехала в новое здание, в котором она располагается и сейчас.

В 1976 г., в связи со 150-летием М.Е. Салтыкова-Щедрина, ей было присвоено имя писателя, который с января 1865 г. по декабрь 1866 г. жил в Пензе и был инициатором создания одной из первых библиотек в городе.

С 2003г. и по настоящее время городская библиотека №2 им. М.Е. Салтыкова-Щедрина является структурным подразделением муниципального бюджетного учреждения «Централизованная библиотечная система города Пензы».

Значимое внимание в проектной деятельности библиотеки уделяется привлечению к чтению юных пензенцев дошкольного и младшего школьного возраста.

В 2017 году МБУ «ЦБС г. Пензы» за успешную реализацию проекта «Доброе чтение» был получен Диплом победителя Международного конкурса-смотра городских практик СНГ И ЕАЭ «Город, где хочется жить» в номинации «Библиотечное обслуживание».

В 2019 году городская библиотеки №2 им. М. Е. Салтыкова-Щедрина заняла первое место на Всероссийском конкурсе «Необыкновенные приключения детей, их родителей и педагогов в библиотеке». Конкурс был инициирован Российской государственной детской библиотекой совместно с Федеральный институтом развития образования.

В 2021 году городская библиотеки №2 им. М. Е. Салтыкова-Щедрина распахнула свои двери для посетителей в обновленном виде.

1.3.5 Выводы теоретической части

Теоретическая часть нашего проекта позволила нам сделать вывод о том, что современные библиотеки трансформировались из тихого, спокойного места в многофункциональное пространство, где применяются современные технологии.

А значит, актуальность нашего проекта подтверждается.

2 Практическая часть

2.1 Результаты анкетирования

В результате анкетирования нам бы очень хотелось выяснить посещают ли наши одноклассники библиотеки. Анкета и результаты анкетирования представлены в приложении 2.

2.2 Технология изготовления Лего-моделей

Поскольку мы увлекаемся лего-конструированием и посещаем внеурочную деятельность «Робототехника», мы создадим именно Лего-модели с помощью наборов Lego Mindstorms EV3, а управление ими будет осуществляться посредством компьютерной программы.

Чтобы качественно выполнить работу, нужно организовать рабочее место с компьютером и свободным местом для сборки моделей. Это может быть, например, стол, придвинутый одним торцом к розетке, к которой подключается ноутбук. Также необходимо предусмотреть место для контейнера с деталями и «сборочной площадки» - свободное пространство размерами примерно 60 см х 40 см.

Нужно иметь под рукой и комплект измерительных инструментов: линейки или рулетки, секундомеры, а также бумагу для таблицы данных.

Необходимо соблюдать правила техники безопасности при работе с компьютером.

2.3 Правила безопасности во время работы

При работе с конструктором и компьютером необходимо соблюдать правила техники безопасности, они размещены в Приложении 3.

1. 4. Оборудование, инструменты, материалы

Для создания модели робота – помощника мы использовали:

1. Конструктор LEGO Mindstorms EV3

В набор конструктора входят следующие элементы:

- пластины, оси, балки и другие соединительные детали;

- встроенные в моторы датчики вращения и ультразвуковой датчик;

- датчик цвета, гироскопический датчик и два датчика касаний;

- инфракрасный датчик;

- перезаряжаемая аккумуляторная батарея;

- три электро- серво- мотора;

- соединительный кабель;

- USB-кабель.

При создании робота и программы для него, необходимо понимать суть работы каждого датчика т.к. данные знания дадут возможность правильно рассчитывать траекторию движения робота, его функциональность.

Главный элемент конструктора – это микрокомпьютер (микропроцессор) EV3, он является «мозгом» робота Mindstorms, который позволяет роботу Mindstorms ожить и осуществлять различные действия. Микрокомпьютер контролирует моторы и собирает данные с датчиков.

Одним из важнейших элементов конструктора является сервомотор. Данный элемент создан для работы с микрокомпьютером EV3 и имеет встроенный датчик вращения, благодаря которому мотор может соединяться с другими моторами, позволяя роботу двигаться с постоянной скоростью.

Информацию об окружающем мире робот Lego Mindstorms EV3 получает от нескольких датчиков: ультразвукового, датчика касания и датчика, позволяющего распознавать цвета.

Ультразвуковой датчик EV3 позволяет измерять расстояние до объектов.

Датчик касания позволяет роботу реагировать на касания, распознает три ситуации: прикосновение, щелчок и освобождение

Датчик цвета дает возможность роботу определять цвет поднесенного к нему предмета.

2. Программное обеспечение EV3 Classroom LEGO Education.

Разобравшись с деталями Lego Mindstorms EV3, рассмотрим его программное обеспечение (ПО). ПО EV3 Classroom LEGO Education основано на LabVIEW, графическом языке программирования, которым пользуются ученые и инженеры по всему миру. ПО предоставляет возможность перетаскивать и размещать командные блоки.

Таким образом, чтобы писать программы, следует размещать блоки функциональности на схеме. В зависимости от типа блока, каждый блок может быть сконфигурирован.

Интуитивно понятный интерфейс позволяет сначала создавать простые программы, а затем продуктивно развивать свои навыки программирования, делая возможным создание сложных многоуровневых программ и проведения различной экспериментальной работы.

1. 5. Разработка модели робота

Продумав все составные элементы, мы приступили к конструированию нашей модели. За основу нашего робота мы взяли стандартную модель базового набора EV3 – Робот-манипулятор Arm p5, но усилили и доработали его под свою задумку.

В своей модели мы использовали следующие детали: большие и средний моторы, аккумулятор, кабели, детали для сборки робота.

Сборка модели:

1. 5. Написание программы управления роботом

При программировании робота можно настраивать различные параметры, такие как скорость движения, угол поворота, время выполнения операции и другие. Произведя различные настройки, запрограммировав каждую кнопку, мы остановились на оптимальной программе.

После создания программы мы протестировали ее на созданном роботе. Во время тестирования можно наблюдать, как робот выполняет заданные действия, и вносить корректировки при необходимости. При возникновении ошибок можно использовать функции отладки для их выявления и исправления.

Программирование робота предоставляет возможность развивать навыки программирования, логического мышления и решения задач.

2.7 Экономическое и экологическое обоснование

Однако, пользоваться набором Lego Mindstorms EV3 и ноутбуком можно неоднократно, не один год, используя в учебе.
Для создания нашего проекта мы использовали школьные ноутбук и наборы Lego Mindstorms EV3, полученные в рамках проекта Образование, поэтому данный проект получился бесплатным.

Корпорация LEGO Group известна своими экологическими планами. Она намерена полностью отказаться от пластика, сократить отходы до нуля и перевести производство на энергию ветра. Сокращение, повторное использование, переработка — таков подход корпорации LEGO к вопросам производственного сырья. Это касается и отходов, и входящих материалов — их объемы снижают за счет вторичного применения и переработки.

Заключение

Многим может показаться, что библиотеки и мир информационных технологий не совместимые вещи. Но это не так.

Современные библиотеки очень интересны. Поражает архитектура и внутренние устройство. Одни библиотеки делают ставку на организацию пространства с помощью новейших технологий, другие библиотеки вообще не содержат в себе книг в бумажном виде, все переведено в электронный! Но все же главные их задачи одинаковы - сбор и хранение информации для будущего поколения, а также удобство использования этой информации!

Мы достигли поставленной цели, создали Лего-модель робота для перемещения книг с высоких полок с помощью конструктора Lego Mindstorms EV3. Проект может использоваться по прямому назначению в школьной библиотеке, а так же при проведении занятий внеурочной деятельности «Робототехника». На этих занятиях теперь мы можем провести мастер-классы для ребят по созданию подобных роботов. В дальнейшем мы планируем продолжить изучение применение современных технологий.

Надеемся, наша Лего-модель найдёт своё применение в будущем, и в городской библиотеке №2 им. М. Е. Салтыкова-Щедрина и для своего удобства мы будем пользоваться современными роботами.

Список использованных источников

1. https://theoryandpractice.ru/posts/7870-biblio10

2. https://bigenc.ru/

3. https://penza-press.ru

4. https://www.yaklass.ru

5. https://recyclemag.ru/article/7-ekologicheskih-initsiativ-korporatsii-lego

Приложение 1

Интерьер Городской библиотеки № 2 им. М.Е. Салтыкова-Щедрина

2018 год

2023 год

Приложение 2

Анкета и результаты анкетирования

Результаты анкетирования

Приложение 3

Правила безопасности во время работы за компьютером

Компьютерное устройство небезопасно для использования, если:

• повреждены провода;

• в устройство попал какой-то предмет, например скрепка или какая-нибудь жидкость;

• устройство упало или было механически повреждено.

Если возникла такая ситуация, то необходимо сразу сообщить учителю или родителям.

Во время работы устройства нельзя открывать крышки, а также пытаться самостоятельно устранить неисправность в работе аппаратуры. Эти действия может выполнять только специально обученный человек.

При работе с компьютером необходимо соблюдать следующие правила:

• нельзя передвигать включённые устройства;

• подключение или отключение периферийных устройств выполняет учитель;

• нельзя закрывать вентиляционные отверстия или помещать в них какие-либо предметы;

• чтобы не запачкать экран или другие устройства, руки должны быть чистыми;

• чтобы не испортить зрение, надо сидеть на расстоянии вытянутой руки от монитора и периодически давать отдохнуть глазам;

• школьнику необходимо наблюдать за самочувствием. Если появляются какие-либо проблемы, например болят глаза, надо незамедлительно сообщать учителю

• мышку и коврик для мышки регулярно надо чистить, чтобы было удобней работать, также рукам надо давать регулярный отдых;

• напряжение в розетке — 220 В, это небезопасно для жизни. Поэтому никогда нельзя вставлять посторонние предметы в розетку;

• после окончания работы необходимо прибрать рабочее место.