⚙️ Этапы проекта и сборка модели

1Этапы проекта:        |День 1|День 2|День 3|День 4|День 5|День 6|День 7|
2Детальное проектирование ████████                                      
3Сборка механики              ████████████                             
4Подключение электроники              ████████                        
5Базовое программирование                    ████████████            
6Интеграция систем                                  ████████         
7Тестирование и отладка                                ████████████  
8Презентация результатов                                        ████

1Критический путь = Последовательность задач, которые нельзя задерживать
2
3Пример для нашего проекта:
4Проектирование → Сборка корпуса → Установка моторов → 
5→ Базовая программа → Интеграция → Тестирование
6
7Любая задержка на критическом пути = задержка всего проекта!

1R = Responsible (Ответственный исполнитель)
2A = Accountable (Подотчетный, отвечает за результат)  
3C = Consulted (Консультируемый)
4I = Informed (Информируемый)

 1Исходные данные:
 2- Рабочая область: 100×100 см
 3- Доступные компоненты: стандартный набор LEGO
 4- Максимальная масса: 2 кг
 5- Требуемая маневренность: поворот на месте
 6
 7Расчеты базовых размеров:
 8Длина робота (L): 15-25 см (15-25% от рабочей области)
 9Ширина робота (W): 12-20 см (должна быть < L для продольной устойчивости)  
10Высота робота (H): 10-15 см (низкий центр тяжести)
11База колес (B): 80-90% от ширины робота

 1Правило золотого сечения для робота:
 2L : W : H = 1.6 : 1.0 : 0.6
 3
 4Пример расчета:
 5Если W = 15 см, то:
 6L = 15 × 1.6 = 24 см
 7H = 15 × 0.6 = 9 см
 8
 9Проверка устойчивости:
10База колес B = 0.85 × W = 0.85 × 15 = 12.75 см

1Характеристики мотора LEGO EV3:
2- Крутящий момент: 0.4 Н⋅м
3- Диаметр колеса: 6 см (радиус 3 см = 0.03 м)
4- Максимальная сила тяги: M/r = 0.4/0.03 = 13.3 Н
5
6Масса самого робота: ~1 кг (вес 10 Н)
7Коэффициент трения: μ = 0.7 (резина по линолеуму)

1Сила трения покоя: F_тр = μ × N = μ × (m_робота + m_груза) × g
2
3Условие начала движения: F_тяги ≥ F_трения
413.3 ≥ 0.7 × (10 + m_груза × 10)
513.3 ≥ 7 + 7 × m_груза
66.3 ≥ 7 × m_груза
7m_груза ≤ 0.9 кг
8
9Вывод: Робот может поднять дополнительно ~900 г

 1Координаты центра тяжести:
 2x_ц = (m₁×x₁ + m₂×x₂ + ... + mₙ×xₙ) / (m₁ + m₂ + ... + mₙ)
 3y_ц = (m₁×y₁ + m₂×y₂ + ... + mₙ×yₙ) / (m₁ + m₂ + ... + mₙ)
 4
 5Пример расчета:
 6Компонент          | Масса, г | X, см | Y, см | m×X | m×Y
 7Корпус            | 400      | 12    | 8     | 4800| 3200
 8Моторы (2 шт)     | 300      | 5     | 8     | 1500| 2400
 9Датчики           | 150      | 18    | 12    | 2700| 1800
10Аккумулятор       | 250      | 12    | 3     | 3000| 750
11ИТОГО:            | 1100     |       |       |12000| 8150
12
13Центр тяжести: x_ц = 12000/1100 = 10.9 см
14                y_ц = 8150/1100 = 7.4 см

1Условия устойчивости:
21. Центр тяжести должен быть внутри опорного контура
32. При наклоне до 15° робот не должен опрокидываться
43. Высота центра тяжести < 60% от высоты робота
5
6Наш результат:
7✅ x_ц = 10.9 см (внутри базы 12.75 см)
8✅ y_ц = 7.4 см (внутри длины 24 см)  
9✅ Высота ц.т. ≈ 5 см < 60% от 9 см = 5.4 см

 1Для увеличения устойчивости:
 2- Размещайте тяжелые компоненты ниже и ближе к центру
 3- Увеличивайте базу колес (расстояние между колесами)
 4- Используйте широкие колеса для лучшего сцепления
 5
 6Для увеличения маневренности:
 7- Уменьшайте базу колес
 8- Используйте узкие колеса
 9- Размещайте центр тяжести точно посередине
10
11Для увеличения грузоподъемности:
12- Усиливайте конструкцию дополнительными связями
13- Используйте более мощные моторы
14- Применяйте редукторы для увеличения силы

 1✅ Организация рабочего пространства:
 2- Достаточное освещение рабочего места
 3- Порядок на столе - только необходимые детали
 4- Контейнеры для сортировки мелких деталей
 5- Свободный доступ к инструментам
 6
 7✅ Личная безопасность:
 8- Осторожность при работе с мелкими деталями
 9- Не спешить при соединении туго входящих деталей
10- Сообщать о повреждениях деталей учителю
11- Мыть руки после работы

 1⚠️ Работа с аккумуляторами:
 2- Проверять полярность подключения
 3- Не замыкать контакты накоротко
 4- Не разбирать аккумуляторные блоки
 5- Сообщать о нагреве или необычных запахах
 6
 7⚠️ Подключение компонентов:
 8- Отключать питание при изменении соединений
 9- Не тянуть за провода, только за разъемы
10- Проверять правильность подключения перед включением
11- Не касаться открытых контактов влажными руками

1Параллельное соединение:
2- Используйте пины (штифты) для жесткого соединения
3- Применяйте штифты с фрикционом для подвижных соединений
4- Чередуйте жесткие и фрикционные соединения
5
6Угловое соединение:
7- Используйте угловые балки для поворотов на 90°
8- Применяйте универсальные шарниры для произвольных углов
9- Усиливайте угловые соединения дополнительными связями

1Принцип треугольника:
2- Треугольник - самая жесткая геометрическая фигура
3- Используйте диагональные связи для усиления
4- Избегайте длинных незакрепленных пролетов
5
6Принцип дублирования:
7- Дублируйте критически важные соединения
8- Используйте параллельные балки для увеличения жесткости
9- Распределяйте нагрузку на несколько точек крепления

 1Позиционирование:
 2- Моторы - самые тяжелые компоненты
 3- Размещайте симметрично относительно центра
 4- Крепите жестко к основной раме
 5- Обеспечьте доступ к разъемам
 6
 7Соединение с колесами:
 8- Используйте оси подходящей длины
 9- Обеспечьте соосность мотора и колеса
10- Предусмотрите возможность снятия колес
11- Проверьте свободное вращение

 1Размещение датчиков:
 2- Ультразвуковой датчик - в передней части, на высоте препятствий
 3- Датчик цвета - снизу, на расстоянии 1-2 см от пола
 4- Гироскоп - в центре робота, жестко закрепленный
 5- Датчик касания - в местах возможного контакта
 6
 7Защита датчиков:
 8- Предусмотрите защитные кожухи
 9- Избегайте вибраций в местах крепления
10- Обеспечьте стабильность показаний

1□ Все соединения плотные, без люфтов
2□ Конструкция не деформируется при легком нажатии
3□ Подвижные соединения работают плавно
4□ Нет выступающих или торчащих деталей
5□ Все оси вращаются свободно
6□ Моторы надежно закреплены

1□ Все разъемы подключены правильно
2□ Провода не натянуты и не передавлены
3□ Полярность аккумулятора соблюдена
4□ Датчики показывают стабильные значения
5□ Моторы реагируют на команды
6□ Нет коротких замыканий

1□ Размеры соответствуют расчетным
2□ Робот устойчиво стоит на поверхности
3□ Центр тяжести находится внутри опорного контура
4□ Есть доступ ко всем важным компонентам
5□ Робот помещается в транспортировочную коробку
6□ Внешний вид аккуратный и завершенный

1Центр тяжести - точка приложения равнодействующей всех сил тяжести
2
3Свойства центра тяжести:
4- Если подвесить тело за центр тяжести, оно будет в равновесии
5- При отклонении появляется восстанавливающий момент
6- Чем ниже центр тяжести, тем устойчивее объект
7- Чем шире опорная база, тем больше угол устойчивости

 1Метод разбиения на простые фигуры:
 2
 31. Разбиваем робота на части:
 4   - Основание (прямоугольник)
 5   - Башня с датчиками (цилиндр)
 6   - Манипулятор (стержень)
 7
 82. Находим центр тяжести каждой части:
 9   Основание: x₁ = 12 см, y₁ = 8 см, m₁ = 600 г
10   Башня: x₂ = 12 см, y₂ = 15 см, m₂ = 200 г  
11   Манипулятор: x₃ = 20 см, y₃ = 12 см, m₃ = 300 г
12
133. Общий центр тяжести:
14   x_общ = (600×12 + 200×12 + 300×20) / (600+200+300) = 13.6 см
15   y_общ = (600×8 + 200×15 + 300×12) / 1100 = 10.2 см

1Условие статической устойчивости:
2Вертикальная линия, проведенная через центр тяжести, 
3должна пересекать опорную поверхность
4
5Для робота на колесах:
6- Опорная поверхность = прямоугольник между колесами
7- При наклоне робот опрокинется, когда центр тяжести 
8  выйдет за границы этого прямоугольника

 1Критический угол наклона:
 2α_крит = arctg(B/2h)
 3
 4где:
 5B - ширина опорной базы (расстояние между колесами)
 6h - высота центра тяжести
 7
 8Пример:
 9B = 15 см, h = 8 см
10α_крит = arctg(15/2×8) = arctg(0.94) = 43°
11
12Робот опрокинется при наклоне больше 43°

1При движении робота возникают дополнительные силы:
2
3Сила инерции при разгоне:
4F_инерц = m × a
5
6Центробежная сила при повороте:
7F_центр = m × v² / R
8
9Эти силы смещают эффективный центр тяжести!

 1Дано:
 2- Масса робота: m = 1 кг
 3- Скорость поворота: v = 0.5 м/с
 4- Радиус поворота: R = 1 м
 5- Высота центра тяжести: h = 0.08 м
 6- База колес: B = 0.15 м
 7
 8Центробежная сила:
 9F_центр = 1 × 0.5² / 1 = 0.25 Н
10
11Момент опрокидывания:
12M_опрок = F_центр × h = 0.25 × 0.08 = 0.02 Н⋅м
13
14Восстанавливающий момент:
15M_восст = m × g × B/2 = 1 × 10 × 0.075 = 0.75 Н⋅м
16
17Запас устойчивости: 0.75 / 0.02 = 37.5 (очень хорошо!)

1Методы:
2- Размещение тяжелых компонентов внизу
3- Использование низкопрофильной конструкции
4- Установка дополнительного груза в основании
5
6Эффект: уменьшение высоты ц.т. в 2 раза 
7→ увеличение угла устойчивости в 2 раза

1Методы:
2- Увеличение расстояния между колесами
3- Установка дополнительных опорных точек
4- Использование широких колес
5
6Эффект: увеличение базы в 2 раза 
7→ увеличение угла устойчивости в 2 раза

1Методы:
2- Гироскопическая стабилизация
3- Подвижный противовес
4- Система автоматического выравнивания
5
6Применение: продвинутые роботы, требующие 
7высокой устойчивости при сложных маневрах

11. Измерить фактический центр тяжести
22. Рассчитать критический угол опрокидывания
33. Если угол < 30°, то улучшить устойчивость:
4   - Переместить тяжелые детали ниже
5   - Расширить базу колес
6   - Добавить стабилизирующий груз
74. Проверить устойчивость экспериментально
85. При необходимости повторить цикл улучшений

 1Задачи:
 2□ Собрать базовую раму робота
 3□ Обеспечить жесткость конструкции
 4□ Создать крепления для основных компонентов
 5□ Проверить соответствие расчетным размерам
 6
 7Инструкция:
 81. Соберите основную раму из длинных балок
 92. Добавьте поперечные связи для жесткости
103. Создайте площадки для установки моторов
114. Проверьте прямоугольность и размеры

 1Задачи:
 2□ Установить моторы в расчетные позиции
 3□ Подключить колеса и проверить вращение
 4□ Настроить базу колес согласно расчетам
 5□ Проверить симметричность установки
 6
 7Инструкция:
 81. Закрепите моторы на раме
 92. Установите оси и колеса
103. Проверьте параллельность осей
114. Убедитесь в свободном вращении колес

 1Задачи:
 2□ Закрепить микроконтроллер в защищенном месте
 3□ Обеспечить доступ к кнопкам и разъемам
 4□ Разместить аккумулятор для оптимального баланса
 5□ Предусмотреть возможность замены батарей
 6
 7Инструкция:
 81. Выберите центральное расположение для блока
 92. Создайте защитную конструкцию вокруг блока
103. Проложите каналы для проводов
114. Установите аккумулятор с учетом центра тяжести

 1Задачи:
 2□ Установить датчики согласно функциональным требованиям
 3□ Обеспечить правильную ориентацию датчиков
 4□ Защитить датчики от механических повреждений
 5□ Проложить кабели без натяжения
 6
 7Ультразвуковой датчик:
 8- Высота: уровень ожидаемых препятствий
 9- Ориентация: строго горизонтально
10- Защита: от ударов и вибраций
11
12Датчик цвета:
13- Высота: 1-3 см от пола
14- Освещение: встроенный светодиод
15- Защита: от внешней засветки

 1Симптомы:
 2- Робот падает при легком толчке
 3- Опрокидывается при повороте
 4- Качается при движении
 5
 6Диагностика:
 7- Измерить высоту центра тяжести
 8- Проверить ширину опорной базы
 9- Найти центр тяжести экспериментально
10
11Решения:
12✅ Переместить тяжелые компоненты ниже
13✅ Расширить базу колес
14✅ Добавить стабилизирующий груз в основание
15✅ Убрать лишние детали сверху

 1Симптомы:
 2- Робот движется медленно или рывками
 3- Один мотор греется больше другого
 4- Неравномерная скорость левого и правого колеса
 5
 6Диагностика:
 7- Проверить соосность осей
 8- Измерить усилие вращения колес
 9- Проверить отсутствие трения о раму
10
11Решения:
12✅ Выровнять оси параллельно друг другу
13✅ Устранить трение колес о раму
14✅ Проверить крепление моторов
15✅ Смазать подшипники (если есть)

 1Симптомы:
 2- Провода цепляются за детали
 3- Разъемы отключаются при движении
 4- Провода натягиваются и могут порваться
 5
 6Решения:
 7✅ Проложить кабели внутри рамы
 8✅ Использовать кабель-каналы
 9✅ Зафиксировать провода стяжками
10✅ Оставить запас длины для движущихся частей

 1Симптомы:
 2- Превышены габариты по ТЗ
 3- Робот не помещается в рабочую зону
 4- Нарушены пропорции
 5
 6Решения:
 7✅ Пересмотреть компоновку
 8✅ Использовать более компактные детали
 9✅ Изменить архитектуру конструкции
10✅ Вынести некритичные компоненты

1□ Конструкция собрана согласно эскизам
2□ Все соединения прочные и надежные
3□ Размеры соответствуют техническому заданию
4□ Робот устойчиво стоит на поверхности
5□ Колеса вращаются свободно и равномерно
6□ Отсутствуют люфты в критичных соединениях
7□ Центр тяжести находится в расчетной области
8□ Конструкция выглядит аккуратно и завершенно

1□ Все моторы подключены к правильным портам
2□ Датчики установлены и подключены
3□ Провода уложены аккуратно и зафиксированы
4□ Аккумулятор установлен и подключен правильно
5□ Нет коротких замыканий
6□ Все разъемы надежно зафиксированы
7□ Блок управления доступен для программирования
8□ Есть возможность замены аккумулятора

1□ Робот включается и показывает готовность
2□ Моторы реагируют на тестовые команды
3□ Датчики показывают разумные значения
4□ Нет критичных ошибок в конструкции
5□ Робот готов к программированию

1Представьте:
2- Назначение и основные функции робота
3- Ключевые конструктивные решения
4- Размеры и основные характеристики
5- Особенности вашей конструкции

1Покажите:
2- Общий вид собранного робота
3- Основные узлы и механизмы
4- Расположение датчиков и моторов
5- Качество сборки и внешний вид

1Расскажите:
2- Какие трудности возникли при сборке
3- Как вы их решили
4- Что пришлось изменить по сравнению с планом
5- Чему научились в процессе работы

1Прочность конструкции:      ⭐⭐⭐⭐⭐ (1-5)
2Качество соединений:        ⭐⭐⭐⭐⭐ (1-5)
3Точность сборки:            ⭐⭐⭐⭐⭐ (1-5)
4Устойчивость робота:        ⭐⭐⭐⭐⭐ (1-5)
5
6Комментарии эксперта:
7_________________________________________________

1Соответствие размерам:      ⭐⭐⭐⭐⭐ (1-5)
2Рациональность компоновки:  ⭐⭐⭐⭐⭐ (1-5)
3Доступность компонентов:    ⭐⭐⭐⭐⭐ (1-5)
4Готовность к программированию: ⭐⭐⭐⭐⭐ (1-5)
5
6Рекомендации по улучшению:
7_________________________________________________

 1Оцениваемая команда: _________________________
 2
 3🎯 Впечатление от конструкции (1-10): ___
 4Насколько интересна и функциональна конструкция?
 5
 6🔧 Качество исполнения (1-10): ___
 7Насколько аккуратно и надежно собран робот?
 8
 9💡 Инженерные решения (1-10): ___
10Насколько умно и оригинально решены технические задачи?
11
12📊 Качество презентации (1-10): ___
13Насколько ясно и интересно представлен проект?
14
15Что понравилось больше всего:
16_________________________________________________
17
18Вопрос команде:
19_________________________________________________
20
21Предложение по улучшению:
22_________________________________________________