XXII Международный конкурс научно-исследовательских и творческих работ учащихся

Старт в науке

Робототехнический хоккей. Игрок «Вратарь»

• Авторы
• Руководители
• Файлы работы
• Наградные документы

Иванов В.К. 1Колчанов А.А. 1Васин А.И. 1

---

1Школа интеллектуального развития Мистер Брейни

Филинова А.В. 1

---

1Школа интеллектуального развития Мистер Брейни

Работа в формате PDF

505.7 KB

Автор работы награжден дипломом победителя I степени

Диплом школьникаСвидетельство руководителя

Введение

В современном мире робототехника играет всё более важную роль в различных сферах жизни. Роботы используются в производстве, медицине, образовании и развлечениях. Робототехнический хоккей — это один из видов робототехники, который представляет собой игру, где роботы выполняют функции игроков на хоккейной площадке.

Целью данной исследовательской работы является создание модели игрока в виде вратаря для реализации игры робототехнического хоккея. Для достижения этой цели необходимо решить следующие задачи:

1. Изучить виды настольного хоккея.

2. Узнать, что такое робототехнический хоккей и изучить его правила.

3. Создать модель вратаря на базе конструктора Lego Mindstorms

4. Создать пульт для управления вратарём

5. Запрограммировать вратаря и пульт в ПО Lego Mindstorms

6. Соединить модули по Bluetooth

7. Провести игру со вторым игроком - нападающим

 Создание модели вратаря позволит расширить возможности игры в робототехнический хоккей, сделать её более интересной и увлекательной.

Для выполнения задач исследования будут использованы следующие методы: анализ научной литературы, изучение существующих моделей роботов для настольных игр, моделирование и программирование вратаря на основе конструктора Lego Mindstorms, а также разработка пульта для управления им.

Ожидаемые результаты исследования включают в себя создание модели вратаря, разработку программы для его управления и проведение игры с участием второго игрока — нападающего. Это позволит оценить эффективность предложенного решения и определить дальнейшие направления развития проекта.

Глава 1. Настольный хоккей: виды

Настольный хоккей берёт своё начало от традиционного хоккея с шайбой, который возник в Канаде в конце XIX века. Однако первые прототипы настольной версии появились ещё раньше — в 1909 году. Они были сделаны из дерева и имели упрощённые правила игры.[2]

Развитие настольного хоккея в XX веке

В 1950-х годах настольные модели стали изготавливать из пластика, что сделало их более доступными и популярными. В 1960-х годах начали появляться первые профессиональные модели, которые отличались высоким качеством изготовления и детализацией.

Виды настольного хоккея

Существует несколько видов настольного хоккея, включая традиционный хоккей с шайбой. [3]

Настольный хоккей -это игра, которая моделирует хоккей с шайбой. В неё играют два участника на специальном столе или игровой площадке, представляющей собой механическое устройство. Каждый игрок управляет фигурками своей команды, перемещая их по вырезанным в поле. (Рисунок 1.1, Приложения)

Основные разновидности популярной настольной игры:

• Настольный хоккей шведского типа. Особенность игры – максимальное соответствие аналогичному виду спорта. Хоккеисты могут держать клюшку правым и левым хватом, в зависимости от расположения на площадке.

• Комплект канадского типа. Визуально напоминает шведский вариант. Основное отличие – расположение игровой площадки под прозрачным куполом. Такой комплект более сложный, так как укомплектован специальными устройствами для извлечения шайбы.

• Еще более сложной по исполнению является настольная игра американского типа. В комплектацию входит компрессор, с помощью которого под купол нагнетается воздух. Особенность игры – меньшее трение шайбы, что делает соревнования более динамичными.

• Чешский хоккей. Представляет собой простую и увлекательную игру, особенность которой – сочетание настольного хоккея и бильярда. Многие любители подобных игр выбирают именно чешский комплект.

Аэрохоккей. Представляет собой игровую площадку, визуально напоминающую корт для традиционной игры. У каждого игрока есть специальная бита, которой требуется направить шайбу в ворота соперника. (Рисунок 1.2, Приложения)

Оборудование для аэрохоккея включает стол, две специальные биты и шайбу. Стол представляет собой большую гладкую игровую поверхность, окружённую бортиком, с щелями вместо ворот и отверстиями для возврата забитой шайбы. Воздушная подушка создаётся через небольшие отверстия на игровой поверхности, уменьшая трение и увеличивая скорость игры.

Биты для аэрохоккея состоят из ручки и плоской поверхности, которая двигается по столу. Шайбы выполнены из пластикового материала, известного как лексан, и могут быть разных цветов.

Правила игры включают определение игрока, начинающего матч, подсчёт очков с помощью оптических датчиков и блокировку шайбы после игры. Выигрывает тот, кто первым набирает определённое количество очков.

Настольный хоккей прошёл долгий путь развития от простых деревянных моделей до современных высокотехнологичных устройств. Сегодня он остаётся популярным видом спорта и развлечения, предоставляя возможность наслаждаться атмосферой настоящей хоккейной игры в уютной домашней обстановке. [1]

Глава 2. Робототехнический хоккей. Основные правила

Робототехнический хоккей — это увлекательная область, где роботы соревнуются в игре, очень похожей на традиционный хоккей. Вот некоторые из основных правил:

1. Размер поля: Поле для робототехнического хоккея обычно меньше стандартного хоккейного поля. Размеры могут варьироваться в зависимости от конкретных правил турнира.

2. Команды: Каждая команда состоит из нескольких роботов, которые могут быть автономными или управляемыми дистанционно. Количество роботов в команде определяется правилами соревнования.

3. Игровое время: Игра обычно делится на несколько периодов, продолжительность которых может быть фиксированной или изменяться в зависимости от уровня соревнования.

4. Цель игры: Целью является забить шайбу в ворота противника, используя роботов. Команда, забившая больше всего голов, выигрывает матч.

5. Шайба и ворота: Шайба обычно представляет собой объект стандартного размера, который роботы должны контролировать. Ворота могут быть различных размеров, в зависимости от правил.

6. Безопасность: Все роботы должны соответствовать стандартам безопасности, чтобы предотвратить повреждение как самих роботов, так и участников соревнований.

7. Программирование и управление: Роботы могут быть запрограммированы для выполнения определенных действий на поле или управляться в реальном времени оператором.

8. Судьи следят за соблюдением правил и назначают штрафы в случае их нарушения.

Эти правила могут варьироваться в зависимости от организации, проводящей соревнования, поэтому всегда полезно ознакомиться с конкретным набором правил, применяемым на интересующем вас турнире. Если у вас есть конкретные вопросы о правилах робототехнического хоккея или вы ищете информацию о конкретном соревновании, пожалуйста, дайте мне знать, и я постараюсь помочь.

Глава 3. Практическая часть на базе конструктора и ПО Lego Mindstorms

3.1. Создание игрока – вратарь

Создание игрока – вратаря (Рисунок 3.1.1, Приложения)

Для создания игрока-вратаря с использованием большого и среднего моторов в конструкторе LegoMindstorms, вам потребуется выполнить следующие шаги:

Подготовка компонентов:

• Сборка робота, используя детали из набора Lego Mindstorms.

• Использование большого и среднего моторов, зубчатой передачи, колес и других необходимых компонентов.

• Соединили большой мотор с зубчатой передачей, чтобы обеспечить движение робота.

Установили средний мотор для управления клюшкой. Робот перемещается только по горизонтальной прямой, поэтому мы использовали всего один большой мотор. Для устойчивости установили 4 колеса. (Рисунок 3.1.2, Приложение)

Для того, чтобы синхронизировать движение колес, мы использовали зубчатую передачу для обеспечения синхронного движения колес. Это позволит роботу перемещаться более плавно и точно. (Рисунок 3.1.3, Приложение)

Закрепили блок управления EV3 на роботе с помощью четырех штифтов и рамок на 14.

Управление клюшкой настроили с помощью среднего мотора так, чтобы он отвечал за движение клюшки.(Рисунок 3.1.4,приложение)

3.2. Создание пульта для дистанционного управления вратарем

Для создания пульта управления роботом-вратарём на базе конструктора LEGO Mindstorms, мы использовали блок Ev3, большой мотор, датчик касания.

Большой мотор используется для перемещения вратаря влево или вправо по площадке. Для этого мы создали рычаг, который указывает направление движения вратаря. Рычаг соединён с большим мотором. При вращении рычага, мотор перемещается в нужном направлении.

Датчик касания используется для управления клюшкой вратаря.(Рисунок 3.2.1приложение)

3.3. Создание программы в ПО Lego Mindstorms

Нами было разработано две программы в ПО Lego Mindstorms:

1. Программа для пульта

2. Программа для вратаря

В первую очередь мы запрограммировали пульт, так как этот модуль является отправителем. Включает в себя две подпрограммы: для мотора и датчика касания.

Программа для большого мотора, отвечает за управление вратарем по горизонтальной прямой. Считывается значение градусов большого мотора и по шине данных передаётся в сообщение 1, которое отправляется на программный блок вратаря.

Программа для датчика касания, отвечает за движение клюшкой вратаря. При состоянии датчика «Нажато», отправляется сообщение 2 с логическим значением «Истина», при состоянии датчика «Отпущено», отправляется сообщение 2 с логическим значением «Ложь». (Рисунок 3.3.1, Приложения)

Далее мы преступили к созданию программы для вратаря. Включает в себя две подпрограммы.

Первая подпрограмма получает сообщение 1, и передает числовое значение в блок «Большой мотор», параметр «Мощность». Таким образом мы можем регулировать направление движения и скорость игрока.

Вторая подпрограмма получает сообщение 2 и по шине данных передает логическое значение в блок «Переключатель», при истинном значении срабатывает средний мотор и вращается против часовой стрелке, на время звука ‘Kung fu’, после возвращается на исходную позицию.

Заключение

В ходе выполнения данной исследовательской работы были достигнуты все поставленные цели и задачи. В результате проведённого исследования была создана модель игрока в виде вратаря для реализации игры робототехнического хоккея. Модель вратаря включает в себя платформу для крепления деталей, механизмы для перемещения вратаря по площадке, датчики для обнаружения шайбы и пульт для управления вратарём.

Модель вратаря была разработана на базе конструктора Lego Mindstorms и запрограммирована в ПО Lego Mindstorms EV3. Для создания пульта управления роботом-вратарём были использованы блок Ev3, большой мотор и датчик касания. Большой мотор используется для перемещения вратаря влево или вправо по площадке. Датчик касания используется для управления клюшкой вратаря.

Программа для пульта управления написана на языке EV3-G. Программа обеспечивает следующие функции:

• Перемещение вратаря по площадке;

• Управление клюшкой.

Проведённая игра со вторым игроком — нападающим показала эффективность разработанной модели вратаря и программы для его управления. Вратарь успешно выполнял свои функции, перемещаясь по площадке и отражая броски шайбы. Нападающий также продемонстрировал высокий уровень игры, забивая голы в ворота вратаря.

Таким образом, в результате выполнения данной работы была достигнута цель исследования — создание модели игрока в виде вратаря для реализации игры робототехнического хоккея. Создание модели вратаря позволит расширить возможности игры в робототехнический хоккей, сделать её более интересной и увлекательной.
Дальнейшие направления развития проекта включают в себя совершенствование модели вратаря, разработку новых алгоритмов управления и расширение функциональности вратаря для более эффективной игры.

Список используемых источников

1. https://ru.wikipedia.org/wiki/Настольный_хоккей

2. https://www.sports.ru/tribuna/blogs/nitkina/2762756.html

3. https://igrasfera.ru/blog/sovety-pokupatelyam/nastolnyy-hokkey-vidy-i-ustroystvo/

Приложения