Творческий проект по окружающему миру и робототехнике "Роботизированный комплекс робот-орнитолог"

Муниципальное общеобразовательное учреждение

«Средняя общеобразовательная школа №1»

города Магнитогорска

Творческий проект

«Роботизированный комплекс ЖиЗЛиП»

Категория: Жизнь на Земле (сохранение экосистем суши)

Выполнили: Куншин Данила, 5 класс

Сальников Матвей, 5 класс

Руководитель: Коякова Елена Николаевна

учитель технологии

Магнитогорск, 2017

Содержание

ВВЕДЕНИЕ ……………………………………………………………. 3

ГЛАВА 1

1. Формы существования экосистем ……………………………… 4

2. Результаты социологического опроса ………………………….. 5

ГЛАВА 2

1. Функционал модели проекта, принципы работы ……………… 5

2. Создание программ управления моделей ……………………... 6

ЗАКЛЮЧЕНИЕ ………………………………………………………….. 7

Библиографический список …………………………………………….. 8

Приложение 1 …………………………………………………………… 9

Приложение 2 …………………………………………………………… 10

Приложение 3 …………………………………………………………… 11

Приложение 4 …………………………………………………………… 12

Приложение 5 …………………………………………………………… 13

Приложение 6 …………………………………………………………. .. 14

ВВЕДЕНИЕ

Значение птиц в природе и в жизни человека очень велико. Птицы истребляют бесчисленное множество насекомых-вредителей и являются санитарами в природе. В последнее время численность многих птиц сокращена. Это связано с изменением окружающей среды (загрязнение атмосферы, массовая вырубка лесов, появление в местах обитания птиц привезённых человеком хищников и т.п.) и охотой. За четыре последних века вымерло до 90 видов птиц, многие другие занесены в Красную книгу. Птиц необходимо охранять, привлекать в лесопарки, сады устанавливая искусственные гнездовья и подкармливая их зимой.

Цель: в создании робота, способствующего более устойчивому развитию уральского региона, следуя достижению сохранению экосистемы города.

Задачи:

• Изучить существующие проблемы экосистемы.

• Отыскать эффективные и инновационные подходы в решении вопросов сохранения экологической безопасности экосистемы.

• Сконструировать роботизированную модель.

• Создать программу управления модели.

Для решения задач, определены основные этапы исследования:

• Создание команды;

• Проведение исследования;

• Проведение социологического исследования (анкетирование);

• Разработка модели прототипа;

• Написание работы;

• Разработка демонстрационного материала.

Необходимое оборудование

• Наборы конструкторов LEGO MINDSTORMS NXT и LEGO Education WeDo;

• Среда программирования;

• Компьютер с необходимым ПО для создания фотоматериалов и презентации проекта.

ГЛАВА 1

Формы существования экосистем

Все многообразие экосистем в биосфере можно разделить на две группы — водные и сухопутные. В сухопутных экосистемах преобладает влияние самого живого населения, то есть биотических факторов (Приложение 1).

Удовлетворяя свои потребности, человек постоянно прямо или косвенно и с различными целями использует природные ресурсы. Человек издавна оказывал влияние на природу, воздействуя как на отдельные виды растений и животных, так и на экосистемы в целом. Рассмотрев экосистемы, мы пришли к выводу, что именно пернатые являются санитарами «зеленого золота» планеты.

Однако, пернатые создают и массу проблем. В частности, у людей все чаще встречаются заболевания, передающиеся от птиц: орнитоз, сальмонеллез, птичий грипп. Птицы заражаются друг от друга при непосредственном контакте, реже – через продукты жизнедеятельности (слюну, фекалии), попадающие в водоемы в местах массового скопления птиц. Основные переносчики заболеваний – наиболее уязвимые к вирусным инфекциям водоплавающие птицы, особенно в безморозный период, и птицы, обитатели населенных пунктов: голуби, воробьи, вороны, скворцы. Выздоравливая, они остаются носителями инфекции и могут служить источником для заражения других. Передача заболевания человеку возможна не только при непосредственном контакте с птицами – носителями заболеваний либо больными, но и с потоком воздуха при вдыхании инфицированной пыли, на подошвах обуви или при употреблении неочищенной воды, неправильно приготовленного мяса добытой птицы. Жители городов заражаются этим заболеванием от птиц:

• диких (чаек, снегирей и т. д.);

• домашних (кур, уток, фазанов и т. д.);

• в том числе декоративных (попугаев, канареек и т. д.)

Много пернатых погибает во время зимней бескормицы, которая начинается с появлением устойчивого снежного покрова.

Человек может помочь им перечить стужу, тем самым сохранить их численность. Значение птиц в природе и в жизни человека очень велико. Своей красотой и пением птицы доставляют человеку эстетическое наслаждение.

Результаты социологического опроса

Социологический опрос проводился среди 93 учащихся средней школы № 1 с целью выявления их отношения к птицам. Для этого учащимся были заданы вопросы следующего содержания:

Как ты относишься к птицам?

Приходилось ли вам наблюдать за птицами?

Каких птиц, обитающих в нашем районе, ты знаешь?

Диаграмму результатов можно проследить в Приложении 2.

Вывод: из выше изложенного следует, что учащиеся нашей школы имеют удовлетворительные знания о птицах. Многие из детей положительно относятся к ним и считают, что птицы являются неотъемлемой частью природы, заслуживают уважения и охраны.

ГЛАВА 2

Функционал модели проекта, принципы работы

Для сохранения экосистемы мы предлагаем установку «птичьих гостиниц», (Приложение 3) оснащенных датчиками для выявления нездоровых пернатых и транспортировку их в санитарные зоны.

Нами был разработан прототип роботизированной машины «Робот-орнитолог» (Приложение 4). Роботизированная машина представлена образовательным конструктором LEGO MINDSTORMS NXT. Программируемый блок установлен на закрепленную платформу балками. Мотором 1 (подключен к порту А) приводит в движение колесную основу. Роботизированная система оснащена манипулятором. Мотором 2 (подключен к порту В) посредством червячной передачи выдвигается механизм захвата. Механизм захвата, собранный из двух шестеренок, угловых балок и червячного зубчатого колеса, управляется мотором 3 (подключен к порту С).

Роботизированная система сможет доставлять в «птичьи гостиницы» витаминизированный корм, изолировать выявленных нездоровых пернатых.

Модель птицы 1 (приложение 5) представлена образовательным конструктором LEGO Education WeDo. Мотор вращает колесо и приводит в вращательное движение скругленные балки, закрепленные а нем штифтом. В свою очередь скругленные балки, скрепленные штифтами с прямоугольными балками, приводят их в движение, имитируя взмахи крыльев птицы.

Модель птицы 2 (приложение 5) представлена образовательным конструктором LEGO MINDSTORMS NXT. Мотор вращает ось, на которой закреплена основа птицы, состоящая из закругленных балок и колес.

Создание программ управления моделей

Программа управления модели «Птица 1»

Описание программы.

Программа стартует при нажатии кнопки «А» и каждый раз при срабатывания датчика наклона, мотор вращается с мощностью «4» 18 единиц времени и срабатывает звуковой эффект «голос птицы».

Создание программ управления моделей

Программа управления модели «Птица 2»

Описание программы

Программа стартует каждый раз при нажатии датчика касания. Мотор производит вращение вперед на 0,7 сек мощностью 10 и останавливается. Затем производит вращение назад на 0,7 сек мощностью 29.

Программа роботизированной машины «Робота-орнитолога» и модели «Птичьей гостиницы»

Наш проект имеет информационный буклет (приложение 6).

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Издавна и по-разному складывались взаимоотношения человека и птиц. Много было истреблено пернатых. И не так давно люди по – настоящему задумались об охране еще уцелевших из них.

А каково будущее современных птиц? Можно предположить, что некоторые из них, вероятно, исчезнут не только потому, что деятельность человека сильно изменяет среду их обитания и лишает источника корма, места гнездований, но и потому, что в своем развитии они не могут уже приспособиться к изменяющимся жизненным условиям.

Теперь, когда на планете обитает более 4 миллиардов людей, и население продолжает увеличиваться, птицам становится все труднее выдерживать натиск цивилизации. Осложняет существование многих птиц разносторонняя деятельность человека: сведение лесов, осушение болот, применение ядохимикатов и т.п.

Сами по себе знания по охране природы недостаточны, если они не сочетаются с конкретными практическими делами.

Мы изучили литературу, провели анкетирование и исследования.

Мы предлагаем устанавливать «Птичьи гостиницы» в городах и поселках. В течение всего периода работы «Птичья гостиница» служит для сохранения пернатых и обнаружения нездоровых особей.

Нами был разработан прототип роботизированной машины «Робот-орнитолог». В зимний период роботизированная машина подаёт корма и витамины в «Птичьи гостиницы», а при обнаружении нездоровых особей пернатых эвакуирует их в санитарные зоны круглогодичный период.

В дальнейшем планируем обустроить «птичьи гостиницы» обогревательными элементами, которые будут зимой работать от ветрогенератора (т.к. в уральском регионе достаточно количества времени ветрено). И мы сумеем сохранить биологическое разнообразие этого класса.

Наш проект в будущем расширится – на его основе расположится исследовательская станция для ведущих-орнитологов с открытием новых рабочих мест. На станции можно будет освещать учебную деятельность с детьми.

Надо беречь все то, что дает нам природа, охранять ее красоту. Природа щедра только для тех, кто умеет бережно к ней относиться.

Библиографический список

1. Биология. Наземные экосистемы. http://blgy.ru/biology10pro/ecosystem-preservation (дата обращения 04.04.2017)

2. Индустрия развлечений. ПервоРобот. Книга для учителя и сборник проектов. Lego Group, перевод ИНТ, - 87 с., илл.

3. Технология и информатика: проекты и задания. Книга для учителя. –М.: ИНТ, - 80 с.

4. Технология и предпринимательство.

http://litceysel.ru/amda/Учебнометодический+комплекс+по+дисциплине+030600+«Технология+и+предпринимательство»+Учебно-методический+комплекс+Составитель%3A+ст+преподавательa/part-3.html (дата обращения 04.04.2017)

1. Филиппов С.А. Робототехника для детей и родителей. – СПб.:Наука, 2011. 263с.

2. Экосистемы. Виды экосистем. Разнообразие видов природных экосистем. http://fb.ru/article/199844/ekosistemyi-vidyi-ekosistem-raznoobrazie-vidov-prirodnyih-ekosistem (дата обращения 01.04.2017)

Приложение 1

Классификация экосистем

Приложение 2

1. Как ты относишься к птицам?

Результаты ответов:

2. Приходилось ли вам наблюдать за птицами?

Результаты ответов:

3. Каких птиц, обитающих в нашем районе, ты знаешь?

Результаты ответов:

Данные опроса были проанализированы.

Вывод: из выше изложенного следует, что учащиеся нашей школы имеют удовлетворительные знания о птицах. Многие из детей положительно относятся к ним и считают, что птицы являются неотъемлемой частью природы, заслуживают уважения и охраны.

Приложение 3

Модель «Птичьей гостиницы»

Приложение 4

Роботизированная модель робота

Система «захвата» в модели робота

Система выноса системы «захвата» в модели робота

Приложение 5

Модель птицы 1

Модель птицы 2

Приложение 6

Буклет творческого проекта