11. lecke: Emberke – Két lábon járás

Célkitűzések és tantárgyi kapcsolódások

1. Tudomány

A két lábon járás vizsgálatával értsék meg a láb ízületeinek a mozgását, és a test súlypontváltoztatását.

2. Matematika

Nincs.

3. Technológia

Értsék meg a szervomotor szögek pozitív és negatív értékeinek lábra gyakorolt hatását, és tudják helyesen rögzíteni az adatokat.

4. Mérnöki ismeretek

Szimulálják a két lábon járást a négy szervomotor összehangolt vezérlésével.

5. Művészet és kreativitás

Nincs

Bevezetés

A kétlábú robot jellemzői

A kétlábú robotok a két lábukat használják a járáshoz. A kerekes vagy lánctalpas robotokkal összehasonlítva a kétlábú robot képes alkalmazkodni a bonyolult terephez, és képes legyőzni az akadályokat. A kétlábú robotnak azonban vannak hiányosságai. Magas súlypontja miatt könnyen eleshet, és a súlypontja miatt sokkal lassabban jár. Ez a módszer sokkal lassabb a korábban megismert járásmódoknál. Csoportban dolgozva készítsetek egy emberke robotot.

Előzetes ismeretek

Az emberi láb három fő ízülete

Csípőízület: Összeköti a medencét és a combcsontot; minden foroghat (gömbízület). Térdízület: Összeköti a combcsontot és a lábszár csontjait; előre és hátra hajlik (csuklóízület). Bokaízület: Összeköti a lábszár csontjait és a lábfejet; jobbra és balra foroghat, képes előre és hátra hajlani.

Csípőízület

Bokaízület

Hogyan utánozhatja a robotunk az emberi láb ízületeit?

Térdízület

Modellezés (összeszerelés)

Csípőízület

Térdízület

Bokaízület

Az emberke robot három fő ízülete

Csípőízület: A sárga C4-es építőelem, amely a vezérlődobozhoz kapcsolódik, nem képes forogni vagy meghajolni. Térdízület: Két szervomotor, amelyeket a combot képviselő szervomotor forgópaneljéhez csatlakoztatunk, jobbra és balra forog. Bokaízület: A lábszárat képviselő szervomotor, amelyet egy tartóelem köt a forgópanelhez, fel-le hajlik. Mi a különbség egy valódi emberi test lábízületei és az emberke robotunk között?

Csípőízület Térdízület

Ember jobbra és balra foroghat képes előre és hátra hajlani jobbra és balra foroghat, képes előre és hátra hajlani

Bokaízület

Emberke nem képes forogni vagy hajlani jobbra és balra foroghat képes előre és hátra hajlani

Nyilvánvaló, hogy bár az emberke robot lába ugyanazon három fő ízülettel rendelkezik, mint az ember, a rendelkezésre álló mozgás mértéke egyáltalán nem azonos azzal. Vagyis amikor robotokat tervezünk és gyártunk, nem feltétlenül követjük pontosan az emberek testfelépítését. Kérdés: Miért nem tudják a robotok utánozni az emberi viselkedést?

Tervezés (szoftverprogramozás)

Nézd meg a szervomotorok és a robot négy mozgatható lábeleme közötti kapcsolatot.

Hagyd, hogy a robotod néhány egyszerű műveletet végezzen a “betanító programozás” segítségével, és ellenőrizd a szervomotorok szögeit.

1-es szervomotor (jobb térd) 3-as szervomotor (bal térd)

2-es szervomotor (jobb boka) 4-es szervomotor (bal boka)

Balra hajlás Jobbra hajlás

Balra fordulás Jobbra fordulás

mozgásfázis szervomotor száma

balra hajlás jobbra hajlás balra fordulás jobbra fordulás

ID-01 (jobb térd)

0° 0° 30° 30°

ID-02 (jobb boka)

40° -20° 0° 0°

ID-03 (bal térd)

0° 0° 30° 30°

ID-04 (bal boka)

20° -40° 0° 0°

Kérdés: A szervomotorok és a robot megfelelő testtartása alapján a következő megállapításokat tehetjük: Arobot balra és jobbra hajlása a(z) _____ számú és a(z) _____ számú szervomotortól függ. Ez a ______ ízület és a _________ ízület. Az emberke balra és jobbra fordulása a(z) ________ számú és a(z) _______ számú szervomotortól függ. Ez a ______ ízület és a _________ ízület.

Megfigyelés és következtetés – A két lábon járás vizsgálata

Következő műveletként tanítsuk meg a robotot járni. Kérdés: Megfigyelted már, hogy hogyan mozognak a láb ízületei állás és járás közben? Hogyan változik a test súlypontja?

Állj egyenesen.

Hogyan járnak az emberek?

① Bal láb felemelése, a test jobbra hajlik ② Bal láb lép

④ Jobb láb lép . ③ Jobb láb felemelése, a test balra hajlik

A fenti képekből láthatjuk, hogy az emberi járás négy részre osztható: Mozgásfázis

①Bal láb felemelése, a test jobbra hajlik ②Bal láb lép ③Jobb láb felemelése, a test balra hajlik ④Jobb láb lép

A súlypont megváltoztatása

A jobb láb kitámaszt Mindkét láb kitámaszt A jobb láb kitámaszt Mindkét láb kitámaszt Vagyis elmondhatjuk, hogy a sétafolyamat az ember súlypontjának folyamatos megváltoztatásáról szól.

Az emberi séta utánzása az emberke robottal

① Bal láb felemelése, a test jobbra hajlik ② Bal láb lép

④Jobb láb lép ③Jobb láb felemelése, a test balra hajlik

11. lecke: Emberke – Két lábon járás

109 A fenti képekből láthatjuk, hogy amikor az emberke robot sétál, az is négy lépésre osztható a szervomotorok megfelelő forgatásával az alábbiak szerint:

Mozgásfázis

①Bal láb felemelése, a test jobbra hajlik

②Bal láb lép

③Jobb láb felemelése, a test balra hajlik

④Jobb láb lép

A súlypont megváltoztatása

A szervomotor forgása (ízület)

A jobb láb kitámaszt A 2. szervomotor (jobb boka) kis szögben fordul el, a 4. szervomotor (bal boka) pedig nagy szögben fordul el. A jobb láb lesz a támasztóláb, a test bal oldala pedig megemelkedik. Mindkét láb kitámaszt A jobb láb támasztóláb, az 1. szervomotor (jobb térd) és a 3. szervomotor (bal térd) egyszerre forog; bal láb lép A jobb láb kitámaszt A 2. szervomotor (jobb boka) nagy szögben fordul el, a 4. szervomotor (bal boka) pedig kis szögben fordul el. A bal láb lesz a támasztóláb, a test jobb oldala pedig megemelkedik. Mindkét láb kitámaszt A bal láb támasztóláb, az 1. szervomotor (jobb térd) és a 3. szervomotor (bal térd) egyszerre forog; jobb láb lép Töltsd ki a táblázatot. Milyen szögértékek vannak a szervomotoroknál a négy művelet közben?

mozgásfázis szervomotor száma

1. művelet: Bal láb felemelése 2. művelet: Bal láb lép 3. művelet: Jobb láb felemelése 4. művelet: Jobb láb lép

ID-01 (jobb térd)

ID-02 (jobb boka)

ID-03 (bal térd)

ID-04 (bal boka)

További lehetőség

1. Tervezzetek más mozgásokat. Az egyszerű járáson túl próbáljátok megtervezni a hátrafele lépést, balra-jobbra fordulást, kilépést balra-jobbra, és bármi mást. Tipp: Hogyan tervezzük meg a hátrafelé haladást? Fordítsátok meg a menetirányt. 2. Verseny Rendezzetek páros versenyt. Határozzátok meg a kiindulási és a végpontot. A tanár mérje és rögzítse az időt. A verseny addig tart, amíg a végső győztes megszületik.