Проект Гоманенко. Исследовательская работа. Тема Создание шахматных фигур в программе Autodesk Fusion 360
 Скачать 0.93 Mb.
|
|
Муниципальное общеобразовательное бюджетное учреждение средняя общеобразовательная школа №13 имени героя Великой Отечественной войны Анны Дмитриевны Свашенко станицы Владимирской муниципального образования Лабинский район Муниципальный этап конкурса научных проектов школьников в рамках краевой научно-практической конференции «Эврика» Секция: «Техническое» Исследовательская работа. Тема: «Создание шахматных фигур в программе Autodesk Fusion 360»
2022 г. Содержание
Введение Сейчас дети могут использовать компьютер не только для игр, но и как инструмент познания и решения творческих задач. Можно создавать мультфильмы, заниматься веб-дизайном, создавать цифровую живопись и многое другое в зависимости от личных интересов. Тем самым проводить свободное время с пользой, разнообразить свой досуг и приобрести новое хобби. Смысл состоит в том что, освоив эту программу, можно создавать любые изделия в трехмерном моделировании. Моя работа имеет практическую направленность. С каждым годом я начинаю задумывать о своем будущем, в том и числе и о профессии. Начиная работать с 3Д графикой в 7 классе, я нашел то, что мне действительно интересно. В процессе изучения данной программы, я каждый раз придумывал все более сложные 3Д объекты и пытался реализовать свои задумки в программе. Компьютерной графикой в последнее время занимаются многие, что обусловлено высокими темпами развития программирования. Она имеет огромный потенциал для облегчения процесса познания и творчества, позволяет развивать у детей пространственное воображение, практическое понимание, художественный вкус. Autodesk Fusion 360 – программа, в которой я работаю, является системой трёхмерного и поверхностного параметрического проектирования компании Autodesk, предназначенная для создания цифровых прототипов промышленных изделий. 3D моделирование – это создание трехмерной модели объекта. С помощью трехмерной графики можно и создать точную копию конкретного предмета, и разработать новое, даже нереальное представление до сего момента не существовавшего объекта. Это дает нам огромную возможность создавать то, чего нет на самом деле. Этим и пользуются разработчики компьютерных игр и фильмов. Компьютерная графика используется и для создания наглядных образов будущих реальных объектов. Например, зданий, мостов и техники. Что сподвигло меня на создание этого проекта? Я очень люблю свою школу и мне захотелось изготовить оригинальный и полезный подарок . В нашем учреждении на протяжении многих лет проходит кружок по шахматам, который часто посещают обучающиеся. Я решил, что подарю детям шахматную игру. Актуальность: В данной работе речь пойдет о новой технологии создания объектов и предметов — 3D принтере. Указываются основные принципы и технологии работы устройства.3D-печать становится все более и более доступной и открывает множество возможностей. Я исследую возможности использования 3D-печати на примере создания и печати шахматных фигур. 3D моделирование играет важную роль в жизни современного общества. Сегодня оно широко используется в сфере маркетинга, архитектурного дизайна, медицины и кинематографии, не говоря уже о промышленности. 3Д-моделирование позволяет создать прототип будущего сооружения, коммерческого продукта в объемном формате. Важную роль 3D моделирование играет при проведении презентации и демонстрации какого-либо продукта или услуги. В повседневную жизнь 3D пришло к нам в начале нового тысячелетия. Мы, естественно, связываем это определение с киноискусством или мультипликацией. Но данная технология охватывает гораздо больше спектров нашей жизни. Итак, что же такое 3D принтер, и, что представляет собой печать на таком устройстве? Цель работы: Узнать, как работает 3D-принтер, создать реальные модели и их напечатать, получить оптимальные настройки для дальнейшей работы с принтером. Задачи: 1. Найти информацию о работе 3D-принтера установленного в школьной лаборатории 3D-моделирования. 2. Изучить принцип работы этого устройства. 3. Выбрать программу для моделирования и на ее основе создать модели шахматных фигур. 4. Напечатать созданные модели на принтере. 5. Проанализировать получившиеся результаты. Гипотеза: Возможности 3D-принтера очень велики на данный момент, поэтому в будущем, вероятно, он будет очень востребован в разных областях. На первый взгляд технология кажется очень сложной, но мне кажется, освоить ее может любой школьник. Методы исследования: Изучение 3D моделирования в процессе создание модели шахматных фигур в программе Blender и печати на школьном 3D принтере, наблюдение, сравнение. Объект исследования: 3D-принтер, среда печати Cura, моделирования в программе Blender . Предмет исследования: Возможности 3D –принтера. Практическая значимость: В современном мире 3D технологии позволяют печатать реальные дома, человеческие органы, продукты питания и стальные детали  Глава 1. Теоретическая часть. История возникновения шахмат История создания шахмат. Для начала немного истории. Что такое шахматы? Откуда появилась эта игра? Шахматы – это игра 32-мя фигурами (по 16 белого и черного цветов) на 64-клеточной доске двух соперников. Цель игры – поставить мат королю противника. Небольшая шахматная доска является необъятным полем для бесчисленных комбинаций. Достаточно сказать, что в самом начале партии игрок имеет 20 вариантов для первого хода; его партнер может ответить 20 ходами на каждый ход, то есть в распоряжении последнего уже 400 вариантов только для первого хода! Шахматы были изобретены около 1000 г. до н.э. индийским математиком, который также изобрел математическое действие возведения в степень. В литературе нигде не упоминается об этой игре до 570 года н.э., поэтому многие историки считают эту дату днём рождение шахмат. Из Индии шахматы проникли в страны Ближнего Востока. Большой вклад в развитие шахмат вносят народы Средней Азии. После завоевания Средней Азии арабами в 8 веке до н.э. шахматы получают распространение на обширнейшей территории Арабского халифата, затем с помощью завоевателей – арабов игра попадает а Европу. Первое упоминание о шахматах на Руси относится ко второй половине 13 века. Археологические находки, датируемые 11-15 веками, говорят о том, что в нашей стране знали и любили шахматы издавна и повсеместно. Раскопки в Новгороде показывают, что в шахматы играли бояре и холопы, купцы, ремесленники и даже служители культа. Изобретенные в Индии в 5-6 веке, шахматы распространились практически по всему миру, став неотъемлемой частью человеческой культуры. Законченный вид, который игра имеет сегодня, она приобрела в 16 веке. 1.2 Предшественники шахмат. Не позже начала VI века на северо-западе Индии появилась первая известная нам игра, родственная шахматам — чатуранга, что значит на санскрите - четыре рода войска: колесницы, слоны, конница, пехота. В чатуранге было всего 4 фигуры. Доска имела размеры 9х9. Различием и расположением своих фигур она стремилась отобразить состав и строй индийского войска того времени. Она имела уже вполне узнаваемый «шахматный» вид, но принципиально отличалась от современных шахмат двумя особенностями: игроков было четверо, а не двое (играли пара на пару), а ходы делались в соответствии с результатами бросания игральных костей. Конь и король ходили так же, как в шахматах, колесница и слон были гораздо слабее нынешних шахматных ладьи и слона. Ферзя не было вовсе. Для выигрыша в партии нужно было уничтожить всё войско противников. На Арабском Востоке чатуранга была существенно модифицирована и получила название у арабов - шатрандж, у персов - «шатранг». Позднее, попав к таджикам, шатрандж получил на таджикском название «шахмат» (в переводе - «властитель повержен»). Первое упоминание о шатрандже датируется приблизительно 550 годом. 600 год - первое упоминание шатранджа в художественной литературе — персидской рукописи «Карнамук». Игроков теперь стало двое, каждый получил под управление два комплекта фигур чатуранги, один из королей стал ферзём. От костей отказались, стали ходить по одному ходу строго по очереди. Победа стала фиксироваться не по уничтожению всех фигур противника, а по постановке мата либо пата, а также при завершении игры с королём и хотя бы одной фигурой против одного короля (последние два варианта были вынужденными, так как поставить мат со слабыми фигурами, унаследованными от чатуранги, удавалось далеко не всегда). Движение фигур в шатранг отличалось от привычного нам (пешка не могла первым ходом прыгать на две клетки, рокировок нет, слон ходил на две клетки по диагонали, совершая своеобразный прыжок и перепрыгивая через фигуры, как конь, а ферзь - на одно поле по диагонали и считался слабейшей фигурой и т. д.). Легко понять, что при таких правилах ходов, столкновение сил начиналось значительно позже, чем в современных, "дальнобойных" шахматах, и вообще темп игры в шатрандже отличался большой медлительностью. Принимая во внимание слабость ферзя и слонов, а, следовательно, и относительно большую силу короля, мат (также и пат) был в практической игре большой редкостью (такие окончания партий вызывали удивление и подчас записывались, что и способствовало созданию и развитию шахматной композиции). 1.3 Развитие шахмат. Максимального развития шахматы у арабов достигли в IX-Х столетиях. В 819 году при дворе халифа аль-Мамуна в Хоросане прошёл турнир трёх сильнейших игроков того времени: Джабира ал-Куфи, Абылджафара Ансари и Зайраба Катана. В 847 году вышла первая шахматная книга, которую написал Аль-Алли. В VIII - IX веке, при завоевании Испании арабами шатрандж попал в Испанию, затем, в течение нескольких десятилетий - в Португалию, Италию и Францию. Игра быстро завоевала симпатии европейцев, к XI веку она уже была известна во всех странах Европы и Скандинавии. Европейские мастера продолжили преобразование правил, в конечном итоге превратив шатрандж в современные шахматы. К XV веку шахматы приобрели, в общем, современный облик, хотя из-за несогласованности изменений ещё несколько веков в разных странах бытовали собственные, иногда достаточно причудливые, особенности правил. 1.4 Шахматы в современном мире. Современный мир и общество предъявляют к человеку определенные требования: критическое системное мышление, творческий подход, быстрый анализ и решение новых проблем. Вам ничего это не напоминает? Именно в шахматах приходится постоянно анализировать сложившуюся ситуацию, мыслить не одним ходом, а системно, пытаться создать новую, «красивую» комбинацию. Это стало одной из причин введения преподавания шахмат в школьную программу. Министерство образования и науки РФ может уже со следующего года ввести новый предмет для изучения школьниками – уроки шахмат в школе. Об этом рассказала глава этого ведомства Ольга Васильева во время своего выступления в Совете Федерации РФ. Как уточнила министр, новый предмет с большой долей вероятности станет обязательным для учеников начальных классов (с первого по четвертый) в течение ближайших пару лет. Программа будет построена таким образом, что ее сможет читать любой учитель, а сам урок будет проходить один раз в неделю. Новая школьная дисциплина позволит повысить успеваемость детей (исследования говорят о 40%), а также будет развивать их логику, творческие способности и фантазию. На данный момент уроки шахмат в школе проводятся в сорока регионах Российской Федерации. Правда где-то они преподаются только в отдельных учебных заведениях в качестве пилотных проектов, а где-то – абсолютно во всех школах. Идея ввести обязательные уроки шахмат в школе в РФ существуют уже давно. Еще в 2007 году президент РФ В.В.Путин поручил бывшему главе Минобрнауки Андрею Фурсенко изучить опыт преподавания такого предмета в других странах и изучить возможность внедрения его в России. А изучать было что, ведь уроки шахмат в школе уже давно существуют в США, Китае, Румынии, Турции, Канаде, Молдавии. К 2015 году российский фонд Шахматы в школе, под руководством вице-президента Шахматной федерации Москвы Никиты Кима, разработал специальный учебник и программу внедрения урока шахмат в школах России. По задумке предлагалось, чтобы игре в шахматы учили в рамках урока физкультуры. Все эти наработки были продемонстрированы властям и получили одобрение со стороны президента и премьер-министра РФ. Глава 2. Практическая часть. Создание шахматных фигур Autodesk Fusion 360 – это САПР нового поколения. Программный продукт представляет собой средство 3D-проектирования и разработки изделий на основе облачных технологий, в котором сочетаются возможности совместной работы, цифрового проектирования и механической обработки в одном пакете. Fusion 360 позволяет быстро и без труда изучать проектные идеи с помощью первой в мире интегрированной платформы, охватывающей все этапы от разработки концепции до стадии производства. Существует несколько вариантов установки Fusion 360. Основной метод установки Fusion 360 ориентирован на однопользовательскую систему, что упрощает задачу для пользователей и вместе с тем гарантирует, что клиентская часть Fusion 360 всегда актуальна и совместима с веб-службами, которые Fusion 360 использует на сервере. Однако некоторые аспекты таких задач не удается реализовать в управляемых средах, когда требуется обслуживание большего числа компьютеров, на которых установлено приложение Fusion 360. Итак, теперь переходим непосредственно к созданию самой 3D модели. Для этого нам потребуется выполнить ряд действий: Для создания новой детали открываю Autodesk Fusion 360. Для открытия диалогового окна "Новый файл" нажимаю кнопку Создать. Выбираю Обычный.ipt. (см. Приложение № 1) Затем приступаю к созданию деталей. В эскизе черчу нижнюю основу шахмат. (см. Приложение № 2) С помощью команды «Вращение» создаю объемную деталь. (см. Приложение № 3) Далее я создаю эскиз верхней детали, учитывая все размеры. (см. Приложение № 4) И с помощью команды «Выдавливание» создаю верхнюю часть. (см. Приложение № 5) По подобию предыдущей детали я создаю «Короля» Создание детали я начинаю в эскизе. Сначала создаю эскиз детали, учитывая все размеры. И спомощью команды «Вращение» получаю объёмную деталь. (см. Приложение № 6) Затем используя эти же операции создаю остальные фигуры шахмат. (см. Приложение № 7) Заключение Выполняя данную работу я научился основам работы в программе Autodesk Inventor, а также понял, что работа в этой программе повышает интерес к творческим проектам, развивает дизайнерские и конструкторские навыки, повышает техническую грамотность, развивает интерес к техническому конструированию, развивает и закрепляет устойчивые умения и навыки 3D проектирования, объемное мышление, что очень важно не только на уроках, но и в жизни. На основании проведенного исследования я могу с уверенностью сказать, что казавшиеся мне ранее волшебными и не постижимыми 3d технологии, доступны обычному школьнику. Приложив совсем немного усилий я научился создавать свою, пусть и не очень сложную, но объемную модель. Методом наблюдения и изменения входных настроек печати, нашел оптимальные параметры для воплощения моих фигур в реальные объекты. Я буду продолжать совершенствовать свои навыки владения средой моделирования и анимации. Мною разработаны шахматные фигуры. Список литературы 1 . Учебник по cura 3d — как пользоваться программой-слайсером cura // опубликовано: 08.06.2017 © 3dpt.ru 2. «основы blender 2.6», автор james chconister, перевод юрий корбут и юрий азовцев 3. Http://rutracker.org/forum/viewtopic.php?t=3627777 blender: 3d-моделирование и анимация. Руководство для начинающих 4. Http://rutracker.org/forum/viewtopic.php?t=3629201 blender basics / основы blender (3-е издание) v. 2.49 5. 3d-печать с нуля подробное руководство по обучению работы на 3d принтере 2015год (с) горьков дмитрий 6. Энциклопедия 3d-печати // http://3dtoday.ru/wiki/3d_print/ 7. Серия видиоуроков по 3d моделированию с помощью программы blender. От qiqerru 8. Blender. Начало. Видеоуроки blender на русском языке., от програмишка рф 9. "blender basics" (основы blender) джеймс кронистер 10. "третья промышленная революция. О 3d-принтерах подробно" сергей плотников ПРИЛОЖЕНИЕ №1  ПРИЛОЖЕНИЕ №2  ПРИЛОЖЕНИЕ №3   ПРИЛОЖЕНИЕ №4  ПРИЛОЖЕНИЕ №5  ПРИЛОЖЕНИЕ №6   ПРИЛОЖЕНИЕ №7  |