Оглавление

ANNOTASIYA

Mazkur o`quv qo`llanma, O`zbekiston Respublikasi oliy o`quv yurtlarining «Texnologik ta’lim» kafedralarida uzoq yillar davomida to`planilgan tajribalar va rivojlangan xorijiy mamlakatlar oliy o`quv yurtlarining keyingi yillarda qo`llayotgan «Robototexnika asoslari» fanining dasturlaridan foydalanildi. Qo`llanmaga kiritilgan har bir laboratoriya ishida qat’iy ketma-ketlikka rioya qilingan. Dastlab ishning maqsadi, so`ngra ish to`g`risida qisqa va aniq nazariy ma’lumot bayon etiladi. Bu o`rinda shuni takidlash kerakki, mualliflar talabalarning vaqtini tejash maqsadida imkon boricha ishning nazariyasini uning tavsifida yetarli darajada to`la yoritishga harakat qilgan. Laboratoriya mashg`ulotlarni bajarishda, mos ravishda ilg`or pedagogik texnologiyalardan foydalanish usullari namuna sifatida yoritilgan. Talaba yanada chuqurroq va atroflicha keng nazariy bilimlarni qo`llanmada hamda, har bir laboratoriya ishi uchun tavsiya etilgan darslik va o`quv qo`llanmalardan ham o`zlashtirishi mumkin.

ANNOTATION

`This textbook has been used over many years of experience in the physics and technical faculties of technical universities of the Republic of Uzbekistan, and in recent years, the «Fundamentals of Robotics» programs of advanced domestic and foreign countries have been used. Each laboratory included in the application is strictly followed. The initial goal of the work is to briefly and clearly summarize the work. It should be noted that the author has adequately described labor theory in its description to save time. The laboratory was described as a model for the proper use of educational technology in the implementation of exercises. The student can also apply broader theoretical knowledge, as well as provide textbooks and study guides recommended for each laboratory.

АННОТАЦИЯ

Данное учебное пособие использовалось на многолетнем опыте на физика-технических факультетах технических вузов Республики Узбекистан, а также в последние годы были использованы программы по «Основы робототехника» передовых отечественных и зарубежных стран. Каждая лаборатория, включенная в заявку, строго соблюдается. Первоначально целью работы является краткое и четкое подведение итогов работы. Следует отметить, что автор адекватно описал теорию труда в ее описании, чтобы сэкономить время. Лаборатория была описана как модель для правильного использования педагогических технологий при выполнении упражнений. Студент также может применять более широкие теоретические знания, а также редоставлять учебники и учебные пособия, рекомендуемые для каждой лабораторной работы.

KIRISH

O`zbekiston Respublikasida kadrlar tayyorlash milliy dasturi asosida, Oliy O`quv yurtlarining asosiy vazifasi har tomonlama yetuk, raqobatbardosh, jamiyat hayotiga moslashgan va o`z kasbi bo`yicha fanni yuqori saviyada o`zlashtirgan kadrlar tayyorlashdan iboratdir.

Hozirgi paytda davlat andozalari (standartlari) asosida barcha yo`nalishlar bo`yicha bakalavrlar tayyorlash uchun o`quv rejalari va fanlarning namunaviy dasturlari ishlab chiqilmoqda. Unda halqaro umum ta’lim andozalarining qo`llanilishi yoshlarni o`qitishda o`zbek xalqining boy ma’naviy merosidan, hamda jahonning ilg`or tajribalaridan keng foydalanish imkonini beradi.

Mazkur o`quv qo`llanma, O`zbekiston Respublikasi texnika oliy o`quv yurtlarining «Texnologik ta’lim» kafedralarida uzoq yillar davomida to`planilgan tajribalar va mamlakatimiz hamda rivojlangan xorijiy mamlakatlar oliy o`quv yurtlarining keyingi yillarda qo`llayotgan «Robototexnika asoslari» fanining dasturlaridan foydalanildi.

Talabalarning «Robototexnika asoslari» fanini o`zlashtirish uchun o`qitishning ilg`or va zamonaviy usullaridan foydalanish, yangi informatsion pedagogik texnologiyalarni tadbiq qilish muhim ahamiyatga egadir. Laboratoriya darslarida mos ravishda ilg`or pedagogik texnologiyalardan foydalaniladi. Texnika yo`nalishdagi institut va universitetning barcha ixtisosliklari bo`yicha talabalarga tavsiya etilayotgan o`quv qo`llanma muallifning ko`p yillik ish tajribasi samarasidir. Muallif qo`llanmani tayyorlashda, birinchidan, talabalarni hozirgi zamon «Robototexnika asoslari» yutuqlarini hisobga olgan holda tayyorlangan laboratoriya mashg`ulotlari bo`yicha o`zbek tilidagi zamonaviy qo`llanma bilan ta‟minlashni, ikkinchidan, bo`lajak texnologiya o’qituvchilarini «Robototexnika asoslari» fanining qonun, hodisa va jarayonlarni chuqurroq o`rganishlarga, ularning tajriba o`tkazish, o`lchashlarning oddiy uslublarini o`zlashtirishi va o’quv jarayonida qo’llanilishiga ko`maklashishni o`z oldiga maqsad qilib qo`ydi.

Qo`llanmaga kiritilgan har bir laboratoriya ishida qat’iy ketma-ketlikka rioya qilingan. Dastlab ishning maqsadi, so`ngra ish to`g`risida qisqa va aniq nazariy ma’lumot bayon etiladi. Bu o`rinda shuni ta’kidlash kerakki, muallif talabalarning vaqtini tejash maqsadida imkon boricha ishning nazariyasini uning tavsifida yetarli darajada to`la yoritishga harakat qilgan. Laboratoriya mashg`ulotlarni bajarishda, mos ravishda ilg`or pedagogik texnologiyalardan foydalanish usullari namuna sifatida yoritilgan.

Har bir ishni bajarish uchun zarur qurol va asboblarning nomlari, ishni bajarilish tartibi hamda talaba o`zini tekshirib ko`rishi uchun nazorat savollari keltirilgan.

1 — LABORATORIYA ISHI. ARDUINO QURILMASI BILAN TANISHISH. ILK DASTUR UCHUN TUSHUNCHALAR

Ishning maqsadi:

Arduino qurilmalari bilan tanishish, uning turlari va parametrlarini o’rganish, Arduino uchun dastur tushunchalari o’rganiladi.

Kerakli asbob va materiallar:

1. Arduino platasi.

2. Arduino programmasi.

3.Kompyuter.

4. USB kabel.

5.Ulovchi simlar.

6. Xavfsizlik texnikasi qoidalari bo’yicha yo‘riqnoma.

NAZARIY MA’LUMOT

Arduino qurilmasi bilan tanishish. Ilk dastur uchun tushunchalar

1.1. Arduino nima

Arduino — bu ochiq kodli platforma bo`lib elektron loyihalarni yaratish uchun ishlatiladi. Arduino dasturlashtiriladigan elektron platadan va kompyuter kodini yozish hamda dasturni plataga yuklash uchun foydalaniladigan dasturiy ta`minot IDE (Integrated Development Environment, ya`ni, o`zbekchada «Integratsiyalashgan rivojlanish muhiti», — Integratsiya (lot. integratio-tiklash, toʻldirish) dan iborat.

Arduino platformasi elektronika bilan endigina shug`ullanayotgan o`rganuvchilar hamda ushbu sohadagi tajribali mutaxassislar tomonidan turli loyihalar tayyorlashda foydalanib kelinmoqda. Arduino platasiga yangi kodni yuklash uchun USB kabelidan foydalaniladi. Bundan tashqari, Arduino IDE C++ tilining soddalashtirilgan versiyasidan foydalaniladi, bu esa dasturlashni o`rganishni osonlashtiradi.

Arduino mikrokontrolleriga yuklanadigan dastur qurilmalarni ma`lum bir algoritmga asosan boshqariladi yoki arifmetik amallarni bajaradi. Arduino dasturlash tilini tushunish juda oson, chunki bu platforma havaskorlar uchun yaratilgan. Arduino mikrokontrolleriga ko`rsatmalar to`plamini yuborish orqali kerakli vazifalarni berishingiz mumkin.

Arduinoda professional bo`lmagan foydalanuvchilar ham turli xil elektron qurilmalarni (avtomatlashtirishva robototexnika tizimlari) yaratishlari mumkin. Arduino asosidagi qurilmalar turli sensorlardan signallarni qabul qilish va turli actuator (Aktuator — bu mexanizm yoki tizimni harakatlantirish va boshqarish uchun mo’ljallangan mashinaning tarkibiy qismlarni boshqarish imkoniyatiga ega.

Yozilgan dastur Arduinoda mustaqil ishlashi mumkin yoki kompyuter hamda mobil qurilmalar bilan o`zaro aloqada bo`ladi.

Kompaniya asoschilari — Arduino platasini ishlab chiquvchilari italiyalik Massimo Banzi, Devid Kuartil, Tom Igo, Janluka Martino va Devid Mellislardir. Arduinoning nomlanishi ular uchrashgan Italyadagi bardan olingan. Arduino maxsus ochiq platforma sifatida ishlab chiqilgan, bo’lib, faqat tovar nomi patentlangan.

Arduino o`zining protsessoriga va xotirasiga ega bo`lgan kichik plata bo`lib, atrof-muhit bilan chambarchas bog`liqdir. Arduino platasida barcha turdagi komponentlar (sensorlar, matorlar, aktuatorlar va kengaytirish platalarini ulash mumkin bo`lgan o`nlab pinlar mavjud. 1.1-rasmda Arduino UNO platasi keltirilgan.

Dasturlash uchun mo`ljallangan Arduino IDE dasturiy ta`minotida dasturlash tajribasiga ega bo`lmagan o`rganuvchi ham bu dasturni tushuna oladi. Arduino sizga ushbu sohada professional ko`nikmalar va ko`plab g`oyalarni amalga oshirish imkonini beradi.

Ushbu bo’limda o`z loyihalaringizni yaratish uchun turli sensorlar va qurilmalarni Arduinoga ulash bo`yicha ko`plab qo`llanmalar mavjud. bo’limni o`qish jarayonida Arduino nima ekanligi hamda sensorlar va qurilmalar bo`yicha tushunchaga ega bo`lib borasiz. Agar Arduino nima ekanligini va nima uchun kerakligi haqida ko`proq bilmoqchi bo`lsangiz, unda ushbu bo’limdagi amalga oshirilishi mumkin bo`lgan turli loyihalar bilan tanishishingiz kerak.

Omad tilaymiz va ajoyib Arduino olamiga xush kelibsiz!

1.2. Robototexnikada algoritmlarning turlari

Robotlashgan loyihalar uchun harakat algoritmini yaratish ijodiy fikrlashni talab qiladi, shuning uchun algoritmni faqat odam yaratishi yoki o`zgartirishi mumkin. Robotlar esa ko`rsatmalarni bajaradi. Robototexnikaning uchta qonunining algoritmlarini ishlab chiqish ko`p vaqt talab qiladigan vazifa bo`lib, robotlarga keng ko`lamli vazifalarni bajarishga imkon beradi.

Robototexnikaning uchta qonuni:

1. Robot insonga shikast yetkaza olmaydi yoki harakatsizlik orqali insonga zarar yetkazishi mumkin emas.

2. Robot odamlar tomonidan berilgan buyruqlarga bo’ysunishi kerak, agar bunday buyruqlar birinchi qonunga zid bo’lmasa.

3. Robot o’z mavjudligini himoya qilishi kerak, agar bunday himoya birinchi yoki Ikkinchi qonunga zid bo’lmasa.

Isaak Asimov

Dunyodagi barcha jarayonlar qonunlar va qoidalarga bo`ysunadi, olimlar tomonidani bugungi kunda juda ko`p formulalar va algoritmlar yozilgan bo`lib, ular orqali ko`plab harakatlarni hisoblashingiz va takrorlashingiz mumkin. Algoritm tushunchasi 783—850 yillarda yashab ijod qilgan vatandoshimiz matematik Muhammad ibn Muso al-Xorazmiy nomidan kelib chiqqan. Al-Xorazmiy yaratgan qo`llanmada keltirilgan o`nlik sanoq sistemasida arifmetik amallarni bajarish qoidalari soddaligi tufayli yevropada ham o`nlik sanoq sistemasi qo’llanishiga turtki bo’ldi. Bu qoidalar tarjimasida bir qoida «Al-Xorazmiy aytadiki» deb boshlangan va bora-bora talaffuz tufayli «algoritm» tarzida ifodalanib kelgan.

1.3.Algoritm nima?

Algoritm — bu masalani hal qilish yoki hisoblash uchun ishlatiladigan ketma-ketlik (protsedura). Algoritmlar apparati yoki dasturiy ta`minotga asoslangan tartiblarda harakatlarni bosqichma-bosqich bajaradigan ko`rsatmalarning aniq ro`yxati sifatida ishlaydi.

Algoritmlar IT (o`zb-AKT-axborot komunikatsion texnologiyalarning barcha sohalarida keng qo`llaniladi. Matematika va informatika fanlarida algoritm odatda takrorlanuvchi muammoni hal qiladigan kichik ketma- ketlikka (protseduraga) ishora qiladi. Algoritmlar ma`lumotlarni qayta ishlashni amalga oshirish uchun spetsifikatsiya sifatida ham qo`llaniladi va avtomatlashtirilgan tizimlarda katta rol o`ynaydi.

Algoritm raqamlar to`plamini saralash yoki ijtimoiy tarmoqlarda foydalanuvchi kontentini tavsiya qilish kabi murakkabroq vazifalar uchun ishlatilishi mumkin. Algoritmlar odatda dastlabki kiritish va ma`lum bir hisoblashni tavsiflovchi ko`rsatmalar bilan boshlanadi. Hisoblash amalga oshirilganda, jarayonning chiqish natijasi ko’rinadi.

1.4. Algoritmlar qanday ishlaydi?

Algoritmlar tabiiy tillar, dasturlash tillari, psevdokod, sxemalar va boshqaruv jadvallari sifatida ifodalanishi mumkin. Tabiiy tildagi iboralar noaniqroq bo’lgani uchun kamdan-kam uchraydi. Dasturlash tillari odatda kompyuter tomonidan bajariladigan algoritmlarni ifodalash uchun ishlatiladi. Algoritmlar ko`rsatmalar to`plami bilan birga dastlabki kiritishdan foydalanadi. Kirish — bu qaror qabul qilish uchun zarur bo`lgan dastlabki ma`lumotlar va raqamlar yoki so`zlar shaklida ifodalanadi. Kirish ma`lumotlari arifmetik va qaror qabul qilish jarayonlarini o`z ichiga olishi mumkin bo`lgan ko`rsatmalar yoki hisob-kitoblar to`plami orqali amalga oshiriladi. Chiqish algoritmning oxirgi bosqichi bo`lib, ma`lumot sifatida ifodalanadi.

Misol uchun, qidiruv algoritmi qidiruv so`rovini kirish sifatida qabul qiladi va uni so`rovga tegishli indikatorlarni ma`lumotlar bazasi orqali qidirish bo`yicha ko`rsatmalar to`plami orqali boshqaradi. Avtomatlashtirish dasturlari algoritmlarning yana bir misoli sifatida ishlaydi, chunki avtomatlashtirish vazifalarni bajarish uchun bir qator qoidalarga amal qilinadi. Ko`pgina algoritmlar avtomatlashtirish dasturini tashkil qiladi va ularning barchasi berilgan jarayonni avtomatlashtirish uchun ishlaydi.

1.5. Ilk dastur uchun tushunchalar

pinMode (13, OUTPUT);

Portlarning biridan foydalanish uchun Arduinoga INPUT (kirish) yoki OUTPUT (chiqish) ni e’lon qilishda pinMode () funksiyasidan foydalanamiz.

digitalWrite (13, HIGH);

Chiqish sifatida portni ishlatish uchun, unga HIGH (5 Volt), yoki LOW (0 Volt) buyruqni berish kerak.

Arduinoda svetodiodni yoqish uchun dastur:

void setup () {

pinMode (8, OUTPUT); // 8-pinni chiqish sifatida e`lon qilish

}

void loop () {

digitalWrite (8,HIGH); //Svetodiodni yoqing

delay (1000); //1 soniya kuting

digitalWrite (8,LOW); //Svetodiodni o`chiring

delay (1000); //1 soniya kuting

}

Natijada nimani ko‘ramiz:

Arduinoga programma kodni yuklaganimizdan so’ng yorug‘lik diodini miltillashini ko‘ramiz. Agar qurilma ishlamasa sxema va programma to‘g‘ri uklanganligini tekshiring va xatolikni toping va yana bir ishlatib ko‘ring.

ISHNI BAJARISH TARTIBI

1. O`qituvchi tomonidan berilgan Arduino UNO platasi bilan tanishing.

2. Arduino UNO platasidagi raqamli pinlarni o’rganing.

3. Arduino UNO platasidagi analog pinlarni o’rganing.

4. Arduino UNO platasidagi quvvatlantirish manbaini o’rganing.

5. Quvatlantirish manbaining kuchlanishini o`lchang.

6. Robototexnikaning uchta qonuni o’rganing.

7.Arduino qurilmasi bo’yicha internetdan ma’lumot oling.

8.Ilk dastur uchun tushunchalarni o’rganing.

7. Hamma tajribani kamida 3 marta bajaring.

NAZORAT SAVOLLARI

1. Arduino nima?

2. Arduino platasini ishlab chiquvchi asoschilari kimlar?

3. Algoritm nima?

4. Arduino versiyalarini sanang?

5. Robototexnikaning uchta qonuni aytib bering.

6. Isaak Asimov qonunini aytib bering.

7. Muhammad ibn Muso al-Xorazmiy algoritm tushunchasi haqida ayting.

8. Algoritmlar qanday ishlaydi?

9. Arduino UNO platasini tushuntiring.

10.pinMode nima?

2 — LABORATORIYA ISHI. SVETODIODNI ALGORITM BILAN DASTURLASH

Ishning maqsadi:

Svetodiod, uni Arduinoga ulash sxemasi, algoritm bilan dasturlashni o’rganish.

Kerakli asbob va materiallar:

1. Arduino platasi.

2. Arduino programmasi.

3.Kompyuter.

4. USB kabel.

5.Ulovchi simlar.

6. Svetodiod.

7. Xavfsizlik texnikasi qoidalari bo’yicha yo’riqnoma.

NAZARIY M A’LUMOT

2.1. Svetodiodni Arduinoga ulash sxemasi va dasturi

Ushbu bo`limda svetodiodni rezistor orqali Arduino UNO-ga qanday ulashni ko`rib chiqamiz. Svetodiodni miltillashi — bu mikrokontroller bilan ishlashni boshlash uchun eng oddiy dastur. Quyida svetodiod va rezistorli sxemani yig`ish, Arduino UNO-da svetodiodni miltillashi uchun dastur, uni Arduino UNO platasiga yuklash qoidalari va izohlar bo`yicha batafsil ko`rsatma keltirilgan.

Svetodiodlar — ko`rsatkich va yoritish uchun xizmat qiluvchi yarim o`tkazgichli indikatorlardir. Ular anod (+) va katod (-) ga ega va doimiy tokning yo`nalishini sezadi (2.1-rasm). Agar svetodiodni noto`g`ri ulasangiz, u holda to`g`ridan to`g`ri tok o`tmaydi va u yonmaydi. Svetodiod noto`g`ri ulangan bo`lsa, ishlamay qolishi mumkin. Anod (svetodiodning uzun oyog`i) manbaning plyusga ulanadi. Katod (svetodiodning kalta oyog`i) manbaning minusga ulanadi.

Boshlashda svetodiodni Arduino mikrokontrollerining raqamli chiqishiga ulash orqali amaliyot taxtasida oddiy sxemani yig`amiz (Arduino platasi yonidagu uyachalar kirish va chiqishlar pin deb ham ataladi). Dastur (Arduino uchun dastur deb ataladigan) yuklab olish orqali Arduino UNO platasidan qanday foydalanish va u bilan ishlashni o’rganamiz.

Qurilmalarni ishonchli yig`ish uchun bosilgan (pechat) elektron platalar yaratish ko`p vaqt talab etadi. Elektr zanjirlarini tez yig`ish uchun amaliyot taxtasi (2.2-rasm) ishlatiladi. Amaliyot taxtasidagi plastmassa qatlami ostida oddiy printsipga muvofiq yotqizilgan mis plitalar — relslar (yo`llar) mavjud.

Svetodiodlarning uzun oyog`i anod bo`lib, u har doim manbaning plyusga ulanadi hamda kalta oyog`i katod bo`lib u minusga ulanadi.

Nima uchun LED Arduinoga rezistor bilan ulanadi? Gap shundaki, svetodiodda yuqori toklarga chidamsiz kristal bor. Rezistor tokni cheklash uchun mo`ljallangan bo’lib svetodiodga ziyon yetmaydi. Katta tok svetodiod uchun zararli, kichikroq tok (rezistorning ulanishi tufayli) uzoq muddat ishlashini ta`minlaydi. Svetodiodni Arduinoga rezistor ulash uchun 13-portdan foydalaning.

Arduino IDE dasturini so`nggi versiyasini tps://www.arduino.cc/en/software rasmiy veb-saytidan yuklab oling.

Dasturlar Arduino platasi kompyuterdan quvvatlanib USB kabeli yordamida yuklab olinadi. Agar elektron qurilmaning avtonom ishlashi kerak bo`lsa, u holda plata akkumulyator yoki 7—12V quvvat manbai bilan quvvatlanadi. Manba qo`llanilganda, platadagi indikator LED yonadi.

Arduino IDE da plata va portni tanlashda quyidagi ketma-ketlikni bajaring:

1-qadam. «Инструменты Плата» asosiy menyusiga o`ting. Agar Arduino platasi to`g`ri aniqlanmasa, kerakli turni tanlang, masalan, Arduino UNO.

2-qadam. «Инструменты -> Порт» menyusida ulanish portini (COM1 dan tashqari) o`rnating, chunki Arduinoni shaxsiy kompyuterga ulashda virtual COM porti yaratiladi.

Yuqoridagi ishlar bajarilgandan so’ng, 2.3-rasmda keltirilgan sxemaga asosan svetodiodni yoqish uchun Arduinoga ulanadi.

2.2.Arduinoda svetodiodni yoqish uchun dastur

void setup () {

pinMode (7, OUTPUT); // 7-pinni chiqish sifatida e`lon qilish

}

void loop () {

digitalWrite (7,HIGH); //Svetodiodni yoqing

delay (1000); //1 soniya kuting

digitalWrite (7,LOW); //Svetodiodni o`chiring

delay (1000); //1 soniya kuting

}

Dasturda svetodiodlar ulangan port raqamlarini o`zgartirishingiz mumkin. Shu bilan birga, sxemada qancha svetodiod ishlatsangiz, pinMode buyruqlari shuncha marta yozilishi kerak.

Dasturni mikrokontrollerga yuklab olishdan oldin koddagi xatolarni tekshirish kerak (kompilyatsiya qilinadi). Agar xato topilsa, Arduino IDEning pastki oynasida xabar keladi. Har qanday holatda, dastur yuklashda, dastur birinchi navbatda tekshiriladi.

Dasturni mikrokontrollerga yuklab olishdan oldin dastur