Государственное автономное общеобразовательное

учреждение города Москвы "Школа № 1518"

Автономное проживание хомяка.

Выполнил

ученик 6 «В» класса

Чумаков А.А.

Научный

руководитель:

учитель информатики

Можар И.А.

МОСКВА

2018

2

Содержание

Введение………………………………………………………………………..3

Глава 1:

1.1 История создания автоматических кормушек . …………………...5

1.2 Что нужно для автономного проживания хомяка …………….……6

Глава 2:

2.1 Варианты системы ……………………………..…………………...….7

2.2 Эксперимент по применению стимулирующей системы автономного

проживания хомяка ………………………………………………….…11

Вывод……………………...…………………………………………………..13

Список литературы ……………….…………………………………….….14

Приложения ………………………………………………………………….15

3

Введение

Почти все из нас имеют домашних питомцев. Многие очень часто

улетают в отпуск или в командировку на длительный срок. Встает вопрос,

как оставить своего любимца дома одного. Домашним животным нужна

пища и питье по несколько раз в день. Не у всех есть друзья или знакомые,

которые могли бы взять животное домой или приходить ухаживать за ним.

И из-за этого многие, кто хотел купить животное, отказываются от его

покупки. Для таких людей и была создана автоматическая кормушка.

Идею моей проектной работы подсказал мой хомяк Персик. Мы с

родителями собирались в отпуск на 10 дней и нужно было оставить хомяк

одного на это время. В прошлом году я занимался в кружке Робототехники.

Поэтому я решил сделать систему для автономного проживания хомяка.

Для того чтобы убедится на сколько эта тема актуальна, я провел опрос

в своем классе. В опросе участвовало 21 человек. Можно было дать

несколько ответов. Итог представлен в виде диаграммы на Рисунке 1:

Рис. 1

Меньше недели; 1; 3%

На неделю; 10; 35%

На две недели; 11; 38%

Больше двух недель; 7; 24%

Длительность отсутсвия дома однокласников

Меньше недели

На неделю

На две недели

Больше двух недель

4

Результаты подтвердили мое предположение, что подавляющее

большинство уезжают в отпуск на неделю и дольше. Таким образом, тема

существования домашних питомцев без хозяев очень актуальна.

В своей работе я поставил цель:

Создать стимулирующую систему автономного проживания хомяка на базе

EV3.

Для достижения этой цели были поставлены следующие задачи:

1) Описать историю создания автоматических кормушек.

2) Выяснить, что нужно для автономного проживания хомяка.

3) Создать механизм для подачи еды.

4) Создать механизм для подсчета оборотов колеса

5) Написать программу.

6) Проанализировать данные до и после установки автоматической системы.

5

Глава 1

1.1 История создания автоматических кормушек

Точно неизвестно в каком году появилась автоматическая кормушка.

Она может быть разных типов и уровня сложности. На данный момент

существует много видов автоматических кормушек, для разных животных:

кошек, собак и рыбок. Около сорока лет назад появились первые авто- или

самокормушки для рыб, позволяющие наиболее эффективно осуществлять

кормление и выдавать корм только по требованию самой рыбы, когда она

сама этого хочет. Для того чтобы получить новую порцию корма, рыба

должна толкнуть стержень.

Рис2. Пример кормушки для рыбок.

Это произвело прорыв, потому что хозяева теперь могут оставлять

своих животных на долгое время. По такому принципу построены некоторые

кормушки для других животных. Есть кормушки, которые выдают корм по

дням недели. Есть которые совмещают эти два принципа, животное может

нажать на кнопку только в определенное время. Есть и очень современные

кормушки, которыми можно управлять с телефона на расстоянии. В таких

кормушках даже есть камера, чтобы наблюдать за питомцем и динамик,

чтобы с ним разговаривать. А в некоторых даже есть лазер, чтобы играть с

питомцем. Но для хомяка еще нет ни одной из таких кормушек. И именно ее

я собираюсь сделать.

6

1.2 Что нужно для автономного проживания хомяка

Джунганские хомяки могут жить как в квартире, так и легко

адаптироваться к природным условиям. Они прекрасно приспосабливаются к

выживанию и летом, и зимой. Они миролюбивы и безобидны, но иногда

могут проявлять горячий темперамент и даже быть агрессивными. Хомяки

нуждаются в опеке и очень популярны среди любителей домашних

животных.

Что нужно для содержания хомяка:

- Поилка

- Кормушка

- Наполнитель

- Клетка

- Ванна с песком

- Дом

- Колесо

Я хочу, чтобы моему хомяку было комфортно оставаться дома одному

на долгий срок. Что же нужно для автономного проживания хомяка? В

первую очередь это вода. Без воды хомяк не выживет и трех дней. А моя

система предполагает отсутствие хозяев достаточно долгое время, примерно

около двух недель. Хомяк довольно мало пьет. Поэтому, главная проблема с

связанная водой при отъезде - это то, что вода портится. Этого можно

избежать, купив поилку большого размера. Так вода будет портиться

медленней. Можно еще добавить пищевой антисептик безвредный для

хомяка. Он будет устранять вредные микробы и бактерии.

Конечно же, кроме поилки нужна и кормушка. Вода важнее чем корм,

но без него хомяк тоже долго не проживет. Хомяк ест довольно много,

особенно по сравнению с тем сколько он пьет. Есть еще одна проблема: хомяк

не может сам рассчитать сколько ему надо съесть, поэтому насыпать полную

кормушку нельзя.

7

Глава 2

2.1 Варианты стимулирующей системы автономного

проживания хомяка.

Самая простая система для автономного проживания хомяка

заключается в кормушке с движущейся летной, которая подключена к EV3 и

выдает корм раз в три дня. Но наибольший период времени, для которого

может быть написана программа в LЕGO Mindstorm составляет 1000 сек.

(примерно 17 минут). Поэтому я решил создать систему, которая будет

отталкиваться не от времени, а от оборотов колеса, которое крутит хомяк. В

режиме ожидания когда колесо начнет крутиться EV3 может находиться

неограниченное время.

В природе хомяки пробегают сотни метров и тратят довольно много

калорий в поиске только одного грамма еды. А в клетке им достаточно

пробежать пару десятков сантиметров и перед ними огромная, по их меркам,

кормушка которая доверху наполнена кормом. От сюда вытекает еще одна

проблема – переедание и маленькая физическая нагрузка. Колесо помогает

реализовать природную потребность хомяков в беге. Мою кормушку также

можно будет использовать для стимулирования животного к бегу. Если

хозяева дома, то можно вместо корма выдавать ему лакомство и хомяк будет

больше бегать. Это делает мою кормушку более универсальной и расширяет

зону ее применения. Не только для автономного проживания хомяка, но и для

его дрессировки. Моя идея заключается в том, что пробежав определенное

количество оборотов в колесе хомяку выдается еда или лакомство.

Если дома никого нет, в кормушку закладывается еда, если нужно

стимулировать его к бегу, то лакомство.

В своей работе я придумал два варианта автономной системы.

1 вариант с датчиком касания.

Датчик касания - это сенсорный датчик. Его можно использовать для

обнаружения. Например, когда робот врезается в препятствие.

8

Этот датчик, по сути, представляет собой специальную кнопку,

которая может находиться в двух состояниях: "Нажатие" или

"Освобождение". Также, последовательный переход в состояние "Нажатие"

затем "Освобождение" называется: "Щелчок" и может обрабатываться

программой, как самостоятельное событие (Приложение №1).

В моем случае я использовал его для подсчета оборотов колеса.

Я поставил датчик касания практически в плотную с колесом и сделал

на колесе небольшую горку, чтобы датчик касания мог её задевать и тогда

происходил бы «Щелчок». Увы, этот способ мне не подошел. Мой хомяк

боится шума, а датчик при нажатии создавал много шума. Я придумал

второй вариант системы.

2 вариант с датчиком цвета.

Во втором варианте я использовал датчик цвета (Приложение №2).

Датчик цвета может обнаружить цвет или интенсивность света, который

входит в небольшое окно на стороне датчика. Датчик цвета может

использоваться в трех различных режимах: цветовой режим, режим

интенсивности отраженного света и в режиме интенсивности окружающего

света.

Цветовой режим

В цветовом режиме датчик может определять цвет близлежащего

объекта или цвет поверхности рядом с датчиком. Например датчик может

определить цвет детали LEGO, расположенной рядом с датчиком, или цвет

различных маркировок на листе бумаги. При этом режиме светодиодный

индикатор на датчике загорается красным, синим и зеленым цветом.

Датчик может обнаружить 7 различных цветов: черный, голубой,

зеленый, желтый, красный, белый, и коричневый. Объект, который не

является одним из этих цветов, может быть обнаружен как «Нет цвета», или

он может быть обнаружен как аналогичный цвет. Например, оранжевый

объект может быть обнаружен как красный или желтый, в зависимости от

9

того, насколько красный оранжевый имеет в нем, или как коричневый или

черный, если оранжевый очень темный или слишком далеко от датчика.

Объект или поверхность должны располагаться очень близко к датчику

(но не касаться его, примерно 5мм), чтобы быть точно обнаруженным.

Режим интенсивности отражённого света

В режиме "Интенсивность отраженного света" датчик света

определяет интенсивность света, поступающего в датчик. Интенсивность

света измеряется в процентах от 0 до 100, 0-очень темный, 100-очень яркий.

Когда цветной датчик находится в режиме интенсивность отраженного

света, загорится красный светодиод на передней панели датчика. Если датчик

находится близко к объекту или поверхности, этот красный свет будет

отражаться от объекта. Вы можете использовать этот датчик для измерения

оттенков цвета на поверхности или объекте, потому что более темные

оттенки цвета будут отражать меньше красного света обратно к датчику.

В режиме "Интенсивность окружающего света", как и в режиме

"Интенсивность отраженного света", цветной датчик определяет

интенсивность света, поступающего в датчик. Интенсивность света

измеряется в процентах от 0 до 100, 0-очень темный, 100-очень яркий.

В режиме интенсивности окружающего света, синий светодиодный

индикатор на передней части датчика будет включаться тускло. Этот синий

свет помогает определить, что датчик находится в режиме интенсивности

окружающего света. Если объект не находится очень близко к датчику то в

этот раз это не влияет на данные.

Этот режим можно использовать для определения яркости освещения

помещения, или когда на датчик светят другие источники света. Вы можете

использовать это, чтобы определить, когда свет в комнате включен, или когда

фонарь посветил на вашего робота.

А сейчас я хочу рассказать, как я использовал датчик цвета для моей

системы.

10

Сначала я взял колесо и наклеил на него слой красной изоленты такой

ширены, чтобы датчик успевал замечать изменения в интенсивности

отраженного света. Потом поставил платформу между прутьев чтобы один ее

конец был в клетке а другой конец был снаружи. Это сделано для того чтобы

EV3 находилась за пределами клетки. Потом я установил EV3 и датчик света.

Датчик света внутри закрепил в правильном положении, а EV3 снаружи.

Подключил датчик к EV3.

Рис. 3

Потом я сделал раздатчик. Это движущаяся лента, в начале которой

есть контейнер с едой.

Затем я сделал защиту чтобы хомяк не мог добраться до проводов,

поставил сверху раздатчик и подключил его к EV3.

Рис.4

Идея моего механизма в том, что когда хомяк пробегает определенное

количество кругов, то мотор в раздатчике делает один оборот и хомяку даётся

лакомство.

11

Я долго пытался создать универсальную программу, которую можно

легко подстраивать под ситуацию. В итоге, я написал программу с четырьмя

блоками (Приложение №3). Рассмотрим каждый блок подробнее

(Приложение №4).

1. Первый блок отвечает за то, как быстро датчик будет реагировать на

красный цвет. Если ваш хомяк бегает медленно надо увеличивать значение.

А если быстро - то уменьшать.

2. Второй блок отвечает за подсчет оборотов. Значение в нем не

меняются. Он просто считает сколько раз прокрутилось колесо.

3. Третий блок отвечает за вывод количества оборотов на экран. Его

тоже не надо изменять.

4. Четвертый блок отвечает за выдачу корма. В нем устанавливается

значение количества оборотов, для выдачи лакомства. При достижении этого

значения во втором блоке, дается команда о выдаче корма. В зависимости от

того сколько бегает хомяк, значение этого блока можно изменять. В

программе этот блок можно повторять до бесконечности, устанавливая

новые значения.

Таким образом, изменяя в программе значения первого и четвертого

блока, можно настраивать программу под любого хомяка и под любое время

отсутствия хозяев.

2.2 Эксперимент по применению стимулирующей

системы автономного проживания хомяка.

Настала очередь на практике использовать мое изобретение. Я рассужу

о эксперименте с автоматической кормушкой на основе датчика света. Его

идея заключалась в том, чтобы посмотреть, стал ли хомяк больше бегать,

когда получает лакомство. Первые дни я просто поставил кормушку в

клетку, что бы хомяк привык к новому предмету. Включив ее, я убедился,

что хомяк не боится красного света, направленного на колесо и крутит его.

12

Первые показания датчика я снимал без включения самой кормушки,

чтобы узнать сколько хомяк обычно пробегает за ночь.

День Сколько оборотов пробежал хомяк

13 декабря 2526 оборотов

14 декабря 2457 оборотов

15 декабря 2583 оборотов

В качестве лакомства, которое хомяк будет получать, я выбрал отрубь.

Хомяк его очень любит. Количество оборотов, после которого хомяк

получает лакомство, установил 800. Эксперимент продолжался 12 дней.

Результаты представлены в таблице:

День эксперимента Сколько оборотов пробежал хомяк

1 день 2571 оборотов

2 день 2608 оборотов

3 день 2562 оборотов

4 день 2704 оборотов

5 день 2761 оборотов

6 день 2753 оборотов

7 день 2896 оборотов

8 день 2913 оборотов

9 день 2874 оборотов

10 день 2928 оборотов

11 день 2861 оборотов

12 день 2937 оборотов

Я заметил, что количество оборотов не росло первые четыре дня.

Видимо хомяк еще не понял, что ему дают лакомство за то, что он бегает.

Потом количество оборотов начало медленно расти. В результате мы можем

сделать вывод: хомяк понял, что ему дают лакомство за бег в колесе, но

бегать от этого намного больше не стал.

13

Заключение

В своей работе я решил все поставленные задачи и достиг главной

цели: создал систему автономного проживания хомяка. При ее создании я

использовал конструктор LEGO и LEGO MINDSTORMS. Я постарался

создать универсальную систему в которой можно менять значение

параметров и подстроить ее под разные задачи.

Система была успешно протестирована на моем хомяке. Длительные

Новогодние каникулы он провел дома один, получая еду автоматически. Так

же я провел эксперимент по дрессировки хомяка. После того, как он пробегал

2000 оборотов в колесе, ему выдавалась его любимое лакомство-отрубь.

Замеры производились 12 дней. Результаты представлены в таблицы. Исходя

из них можно сделать вывод, что хомяк стал бегать больше, но несильно.

С созданием автоматической кормушки мы можем спокойно оставлять

хомяка дома одного, не волнуясь за его жизнь.

14

Список литературы

1) Денис Копосов: «Первый шаг в робототехнику. 5-6 классы.

Практикум» М., Бином. Лаборатория знаний, 2015 г.

2) Информация сайта https://ev3-help-

online.api.education.lego.com/Retail/en-us/page.html?Path=editor%2findex.html

3) Информация сайта http://bio.moy.su/forum/69-355-1

4 ) Информация сайта https://www.lego.com/ru-ru/mindstorms/

5) Информация сайта https://ru.wikipedia.org/wiki

15

Приложение 1

Датчик касания:

Принцип работы:

1- Нажатие

2- Освобождение

3- Щелчок

16

Приложение 2

Датчик цвета:

Приложение 3

Программа для работы стимулирующей системы проживая хомяка.

Приложение 4

1 блок 2 блок 3 блок

4 блок