XXIV Международный конкурс научно-исследовательских и творческих работ учащихся
Старт в науке
Автоматическая кормушка для птиц на базе конструктора Lego WeDo 2.0
Автор работы награжден дипломом победителя I степени
Полная версия работы доступна во вкладке "Файлы работы" в формате PDF
Введение
Птицы – это один из естественных саморегуляторов природы. Одни птицы поедают насекомых, спасая тем самым деревья и кустарники от вредительства. Другие питаются плодами и семенами деревьев, разнося их по окрестности и увеличивая зону лесов. Третьи – в основном, хищные птицы, их называют пернатыми санитарами, питаются различными грызунами, снижая их популяцию.
На сезонное поведение птиц очень большое влияние оказывает рацион их питания. Зимой птицам нелегко найти корм под снегом. И часто в поисках еды птицы прилетают в город из леса. В условиях городской среды люди обычно не замечают их или просто не обращают внимания на маленьких пернатых друзей. Синицы, воробьи, голуби и другие птицы являются частью окружающего нас мира. И все они нуждаются в нашей помощи. Без нашей помощи птицы могут погибнуть зимой от голода.
Поэтому мы озадачились вопросом подкормки птиц и тем, как можно усовершенствовать ныне существующие виды кормушек.
Цель: разобрать на базе конструктора Lego WeDo 2.0 модель автоматической кормушки для птиц, которая позволяет дозированно отсыпать корм при необходимости, что обеспечивает сохранность корма от воздействия неблагоприятных погодных условий, таких как: ветер, повышенная влажность, осадки и прямые солнечные лучи.
Задачи:
-
изучить, какие виды птиц остаются зимовать на территории России;
-
исследовать проблему нехватки естественного питания птиц в условиях зимы;
-
рассмотреть существующие виды кормушек для птиц;
-
выделить преимущества автоматизированных кормушек для птиц;
-
создать модель «Автоматизированной кормушки» на базе Lego WeDo 2.0.
В качестве источников информации мы использовали различные интернет – ресурсы и научно – популярную литературу. При создании проекта мы руководствовались знаниями, полученными на занятиях «Основы робототехники» в Школе интеллектуального развития «Мистер Брейни» в городе Уфа.
Глава 1 Общие сведения
1.1 Виды птиц, зимующих на территории России
Птиц по типу миграции делят на 2 вида:
-
Перелётные (улетают на юг);
-
Зимующие (этот вид делится на 2 подвида: кочующие и осёдлые).
Так кто же эти храбрые птицы, которые ведут оседлый образ жизни?
Воробей
Самая известная птичка, небольших размеров, остается на территории страны круглый год, не боясь морозов. Воробей – это постоянный спутник человека, пожалуй, не найдётся ни одного города на Земле, где вы не смогли бы увидеть эту птицу. Внешний облик однообразен и легко узнаваем: воробьи имеют невзрачный коричневый окрас, маленькие глазки - бусинки и длиной тела до 18 см.
Голубь
Эта птица из семейства голубиных насчитывает более 150 видов. Сизый или городской голубь – вид птицы, который мы видим на улице каждый день. Пернатые, обитающие в черте города, зимуют на чердаках домов, в сараях, в вентиляции и т.п. Городские птицы разнообразны по своей окраске: от светлого до темно-сизого цвета.
Клёст
Эта птица обитает в основном в хвойных лесах. Принадлежит к семейству вьюрковых. Основной рацион клеста складывается из семян хвойных шишек. Эта птица немного крупнее воробья с узкими длинными крыльями. Основная особенность клеста – это строение клюва: надклювье и подклювье скрещиваются и выдаются по разные стороны.
Снегирь
Птица семейства вьюрковых знакомая всем благодаря красному «брюшку». Интересный факт, что снегирей легко отличить, самцы имеют ярко-красное оперение на груди, а самки – розово-серую окраску. По размеру птица не на много крупнее воробья, с плотным и крепким телом. Снегирь обладает уникальным голосом, который не похож ни на одну птицу. Снегири обитают и зимуют исключительно в лесах. Однако снегири не редкие гости в городских парках или скверах.
Мы перечислили лишь несколько видов птиц (Рисунок 1.1.1, Приложение).
Этот список можно дополнить такими птицами, как: Галка, Свиристель, Московка, Сорока, Сойка, Щегол, Поползень, Дятел и Чиж.
-
-
Как и чем правильно кормить птиц, чтобы не навредить им
-
Специалисты утверждают, что птицы привыкают к кормушкам и могут разучиться добывать еду самостоятельно — это делает их ленивыми и недееспособными. Рациональный подход к подкормке, напротив, может помочь пернатым пережить голодное время.
Начинайте подкормку, когда перелётные птицы уже улетели, чтобы у них не было соблазна отменить миграцию и отнимать корм у тех, кто действительно в нём нуждается.
Для зимующих птиц подкормка особенно нужна с наступлением стабильных морозов, а также во второй половине зимы, когда запасы природного корма заканчиваются. В наших силах подкармливать пернатых здоровой едой, исключая соблазн «случайной подкормки»: пищевые отходы и еда со стола опасны для здоровья птиц.
Зимой синицы, воробьи, снегири и другие птицы лишены естественного корма, поэтому стаи заранее намечают будущие места для кормёжки и закрепляют «зоны влияния». Если привычная кормушка внезапно опустеет, у птицы может не хватить сил, чтобы искать еду дальше в условиях холода.
Поэтому, если вы начали подкармливать, продолжайте всю зиму, особенно в снежные морозные дни. Также следите за качеством корма, не давайте птицам еду со стола и ответственно относитесь к тому, где расположить кормушку в безопасности для пернатых.
Кормушка должна быть видна с воздуха, чтобы птицы могли к ней свободно подлететь. Выбирайте тихие места вдали от людей и дороги.
Старайтесь не опускать кормушку ниже полутора метров от земли и не размещать на стволе дерева, возле забора или на столбах - это доступные места для хищников и небезопасные для птиц.
Если размещаете кормушку на подоконнике, учитывайте, что птица может удариться о стекло.
Пернатые ориентируются в пространстве при помощи зрения, а не обоняния. Для привлечения птиц ваша кормушка должна быть яркой и заметной издалека.
Помните, что птицы заметят кормушку не сразу, и это нормально: пернатым нужно обнаружить новое место и привыкнуть к подкормке.
Чем можно кормить птиц зимой
В целом, все зимующие птицы питаются однообразно, поэтому подойдёт любая зерновая смесь для лесных птиц. Её можно купить в зоомагазинах.
Также можно ориентироваться и на универсальные советы, которые будут актуальны для разных видов птиц. Итак, в зимнюю кормушку можно положить:
-
сырые и подсушенные семечки: подсолнечные, тыквенные, дынные, арбузные, конопляные, льняные;
-
сырой арахис и дроблёные орехи без соли и специй: грецкие, фундук, кедровые, кешью;
-
сало без соли и специй;
-
ячмень и просо в небольшом количестве;
-
дроблёная кукуруза;
-
кусочки сушёных или свежих яблок, тыквы, моркови;
-
разные ягоды: рябина, калина;
-
рассыпчатый отварной рис без соли.
Выбирая корм для животного или птицы, спросите себя: едят ли они это в дикой среде? Лесные птицы наших широт вряд ли едят ананасы — они их попросту не пробовали, этот фрукт у них не усвоится. Но зато с удовольствием съедят ячмень, пшеницу, орехи и семена.
Что нельзя класть в кормушку для птиц:
-
испорченные продукты — гнилые и заплесневелые;
-
солёное, жареное, кислое и острое;
-
цитрусовые;
-
овсяную кашу: она клейкая и может засохнуть на клюве у мелкой птицы;
-
перловую и гречневую крупу: она разбухает в желудке;
-
чёрный ржаной хлеб — вызывает брожение в желудке и может содержать соль и специи, вредные для птиц;
-
сырое мясо или кости.
Правильно выбирайте компоненты корма. Готовые зерновые смеси для птиц существенно облегчают выбор.
Чтобы вам было удобнее, собрали основные советы на одной картинке (Рисунок 1.2.1, Приложение).
-
-
Разновидности кормушек
-
Существует много видов птичьих кормушек. Они могут различаться по размеру, материалам, крепежам, расцветкам и способу установки.
По способу установки и внешнему виду:
Подвесные. Такие модели размещаются на ветках деревьев или высоких кустарников. Иногда их дополняют жердочками для удобства пернатых.
Площадки. Представляют собой ровную плоскость с крепежами, на которую насыпают корм. В таких «столовых» могут одновременно трапезничать сразу несколько птиц. Главным преимуществом моделей является то, что пернатые могут увидеть корм издалека. Но, всё же, у таких кормушек есть ряд минусов – зерна намокают под снегом и дождем, разлетаются при сильном ветре (Рисунок 1.3.1, Приложение).
Лотки. Изготавливаются в виде поддонов с боковинами, иногда дополняются крышей. Бортики и крыша защищают корм и самих пернатых от непогоды (Рисунок 1.3.2, Приложение).
Лущилки. Сетчатая кормушка-лущилка подходит для мелких пернатых, которые не просто клюют, а любят чистить и дробить зернышки и орехи (Рисунок 1.3.3, Приложение).
Бункерные кормушки. Модели небольших размеров, выполненные в форме бункера. Такие кормушки подходят для синиц, дятлов. Воробьи избегают бункерных кормушек, поскольку в зимний период они часто сбиваются в стаи, а такая модель не рассчитана на большое количество птиц (Рисунок 1.3.4, Приложение).
Кормушки-домики. Они представляют собой площадку с крышей – покатой или горизонтальной. Некоторые модели оснащены откидным механизмом крыши для удобства наполнения их кормом (Рисунок 1.3.5, Приложение).
По материалу изготовления:
Стеклянные, деревянные, металлические, картонные, пластиковые.
В последнее время распространение получили умные кормушки с автоматизированной подачей корма. Которые также могут работать от солнечных батарей, использовать фотофиксацию, технологию Wi-Fi и т. п.
-
-
Автоматическая кормушка для птиц: плюсы и минусы
-
Отдельные модели как уличных, так и домашних кормушек оснащают автоматической подачей зерна. Приспособления бывают разными, но работают по одному принципу. Человек загружает корм в объемный сосуд и закрывает крышку. Через небольшие отверстия корм сыплется в отсек, где его легко достают пернатые. Как только отсек пустеет, поступает новая порция. Благодаря этому, не нужно слишком часто проверять лотки и переживать, что птицы останутся голодными.
Ещё более удобная и технологичная система – автоматическая кормушка с таймером, которая позволяет регулировать частоту кормления. Она оснащена дозатором и таймером. Человек может задавать размеры порций и устанавливать интервалы подачи корма (Рисунок 1.4.1, Приложение).
Преимущества автоматических кормушек:
Экономия времени. Автоматическое кормление птиц позволяет не заглядывать в кормушку слишком часто, чтобы проверить содержимое лотков. Главное – правильно рассчитать количество корма, изредка проверять бункер и заполнять его по мере опустошения.
Умеренный расход корма. Гранулы поступают дозированно, а сам контейнер надежно закрыт, поэтому у птиц не получится добраться до лакомства и растащить его. При таком способе кормления в кормушке всегда гигиенично и чисто.
Удобное хранение корма. Загрузочный бункер герметичен, поэтому корм защищен от влаги, пыли, птичьих перьев и других продуктов жизнедеятельности. Не гниёт, не сыреет и долго сохраняет полезные свойства.
Простая конструкция. Некоторые электронные модели имеют только дозатор и блок управления. Они крепятся к любой емкости, например, к пластиковой бутыли. Благодаря этому не нужно постоянно чистить сосуды или покупать новые. А еще сквозь прозрачную тару удобно контролировать расход корма.
Недостатки:
Дороговизна. Электронные модели с таймером и дозатором стоят недешево, поэтому не каждый может их себе позволить.
Переедание. Кормушки без ограничителя подачи корма засыпают его по мере убывания в отсеке. В результате у птиц появляется неограниченный доступ к пище, что может привести к перееданию.
Не достаточно универсальные. Устройства подходят только для сухих сыпучих смесей: зерен, комбикормов, премиксов. Отварное зерно, мешанки и овощи не пригодны для использования в данных моделях.
Глава 2 Создание модели автоматической кормушки на базе конструктора LegoWeDo 2.0
2.1 Конструкция модели
Для создания неподвижной части нашей модели автоматической кормушки для птиц мы использовали конструктор Lego City. Для создания подвижной части мы выбрали конструкторский набор LEGO WeDo 2.0, так как он прост в эксплуатации и имеет множество интересных возможностей (Рисунок 2.1.1, Приложение).
В основе нашего робота используется один смартхаб и один мотор, на который через ось крепится кормораздатчик, что позволяет ему совершать вращательные движения вокруг своей оси, отсыпая при этом необходимую порцию зерновой смеси (Рисунок 2.1.2, Приложение).
Также для работы нашей кормушки мы использовали датчик движения, который обнаруживает появление пернатого и передает сигнал мотору о том, что нужно отсыпать порцию корма.
Как уже было описано ранее, в теоретической части, пернатые ориентируются в пространстве при помощи зрения, а не обоняния. Поэтому каркас нашей кормушки мы постарались сделать яркой и заметной издалека для привлечения птиц. Также, в кормушках для птиц необходимо поддерживать чистоту. Поэтому для удобства очистки конструкции мы сделали откидную крышу и съёмный лоток для зерна (Рисунок 2.1.3, Приложение).
Пополнять кормушку запасом корма тоже легко. Для этого просто нужно снять кормораздатчик с оси, открыть крышку и засыпать зерновую смесь.
В дополнение к нашей модели кормушки мы собрали небольших птичек из набора Lego City (Рисунок 2.1.4, Приложение).
-
-
Управление моделью с помощью программного обеспечения
-
Управление нашей автокормушкой на базе конструктора LEGO WeDo 2.0 обеспечивается при помощи программного обеспечения LEGO WeDo 2.0.
Конструкция начинает функционировать, когда срабатывает датчик движения, а именно: когда перед датчиком появляется птица, он отправляет сигнал мотору, что нужно сделать один оборот. Зернораздатчик совершает оборот вокруг своей оси и отсыпает порцию зерносмеси. Для этого в программе мы задали скорость мотора «2» и время движения 0.5 сек. Далее следует остановка зернораздатчика.
При этом в своей работе мы также учли тот факт, что птицы очень подвижные существа, и если датчик будет срабатывать на каждое их движение, то зерно будет бесконечно сыпаться, быстро заканчиваясь. Поэтому в коде программы мы предусмотрели этот момент, задав дополнительный параметр времени, который позволяет выставлять определенный интервал для срабатывания датчика движения. Например, если задать 1800 сек. (30 мин.), то это будет означать, что датчик будет срабатывать на движение птицы, но не чаще, чем один раз в 30 минут (Рисунок 2.2.1, Приложение). Такие интервалы необходимы в реальных условиях, но для демонстрации работы нашей модели в условиях конкурса мы намеренно ставим значение интервала времени - 1 сек. (Рисунок 2.2.2, Приложение).
Также в код программы мы добавили два световых индикатора. Когда срабатывает датчик, загорается зеленый свет, мотор делает оборот, останавливается и загорается красный свет.
Звуковые сигналы мы решили не добавлять в работу кормушки, так как громкий звук может отпугнуть пернатых.
Заключение
В своей работе мы подробно изучили особенности питания пернатых в зимний период, а также преимущества и недостатки существующих видов кормушек.
Многие птицы не могут долгое время найти себе пропитание из-за снежных сугробов или ледяной корки, и теряют до 20 % собственного веса или могут вовсе погибнуть. Из чего мы сделали вывод, что в холода помочь птицам выжить может только человек.
Мы разработали свою модель кормушки, которая помогает человеку решить ряд проблем, связанных с воздействием факторов внешней среды, а также оптимизируют процесс кормления и освобождают время. Не нужно слишком часто контролировать содержимое лотков и переживать, что птицам не хватит еды. Герметичные бункеры сохраняют полезные свойства корма и помогают поддерживать чистоту кормушки, ведь пернатые не могут просто так добраться до лакомства. А модели с таймером и дозатором позволяют регулировать размер порций и время подачи, не допуская перекармливания особей.
Кроме того, механизм нашей модели может использоваться и в домашних условиях, например, его можно установить в клетке у попугаев, канареек, когда у хозяев недостаточно свободного времени для ухода за своими пернатыми питомцами.
Таким образом, мы можем сделать вывод, что разработанная нами модель даёт ряд преимуществ перед обычными уличными и домашними кормушками.
Очень важно кормить пернатых зимой, чтобы помочь им пережить холодное и голодное время. Корм должен пополняться регулярно – птицы привыкают добывать себе корм в определенном месте, не подводите братьев наших меньших. Выбирайте кормушку, которая будет для вас удобна и привлекательна для птиц.
Наблюдать за птицами очень интересно и взрослым, и детям. Пусть ежегодное кормление птиц, особенно в зимний период, станет доброй традицией вашей семьи.
Список использованной литературы:
-
Курс «Машины и механизмы», курс «Основы робототехники», Школа интеллектуального развития «Мистер Брейни», - Режим доступа - https://vk.com/mrbrain_tmn
-
Корягин А.В, Образовательная робототехника Lego WeDo. Сборник методических рекомендаций и практикумов – ДМК-Пресс, 2016. – 252 с.
-
Волцит П.М., Мосалов А.А., Птицы России. Определитель.- изд. Аванта, 2019. – 96 с.
-
Уколов И.И., Птицы. Наблюдаем, определяем, фотографируем. - изд. Фитон XXI, 2017. – 240 с.
-
https://vkusvill.ru/media/journal/kak-pravilno-kormit-zimnikh-ptits-chto-mozhno-i-nelzya.html
-
https://kombi-korm.ru/useful/o-ptitsakh/avtokormushka-dlya-kur-plyusy-i-minusy
-
https://4lapy.ru/journal/info/kormushki-dlya-ulichnykh-ptits/
-
https://obuchonok.ru/obshestvoznanie
Приложение
Рисунок 1.1.1
Рисунок 1.2.1
Рисунки 1.3.1 и 1.3.2
Рисунки 1.3.3 и 1.3.4
Рисунок 1.3.5
Рисунок 1.4.1
Рисунок 2.1.1
Рисунок 2.1.2
Рисунок 2.1.3
Рисунок 2.1.4
Рисунок 2.2.1
Рисунок 2.2.2