Электронная указка

ВВЕДЕНИЕ

Эпиграфом к нашей работе послужила бы фраза: “Кто владеет информацией, тот владеет миром”. И действительно, информационные технологии развиваются семимильными шагами. Миллионы людей по всему земному шару добывают, перерабатывают, используют, и продают самое дорогое в мире сырьё – информацию. Не последнюю роль в этом развитии сыграл компьютер, позволивший в миллионы раз ускорить переработку, сортировку, корректировку и хранение информации. Роль компьютерных технологий за последние десятилетия возросла в несколько раз. В Российской Федерации серьёзно поставлена задача инновационного развития, так как только таким путем можно повысить уровень образованности и информированности россиян. Широкое применение компьютерных технологий мы видим в педагогике, экономике, социологии и других областях требующих быстрой и эффективной презентации какой–либо информации. В процессе презентации в Power Point один человек не может представлять презентацию, для этого необходимо два человека. Один является докладчиком, а его коллега сидит за компьютером и, по мере необходимости, листает слайды. Возникает проблема: для подачи информации с помощью компьютера необходимо наличие оператора ЭВМ, т. к. если лектор постоянно находится возле компьютера и переключает слайды, то эффект от презентации портится, да и самому лектору неудобно рассказывать и, время от времени, листать слайды.

В источниках информации, изученных нами (книги и журналы технических новинок, Internet) отсутствует упоминание как о подобной проблеме, так и об устройстве, которое разрешало бы данную проблему.

Исходя из нашей проблемы, нами была выдвинута гипотеза: возможно создание технического устройства, при использовании которого, показ презентации ведёт один человек и при этом управляет курсором на экране, находясь на расстоянии от компьютера. Проанализировав проблему, мы решили назвать наш проект: “Электронная указка”.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ

Сбор информации и анализ системы

Целью нашей работы является конструирование устройства, позволяющее освободить одного человека от работы при показе презентации. Для достижения данной цели поставлены следующие задачи:

а) изучить информационные материалы по данной проблеме;
б) сконструировать устройство, совмещающее в себе указку и мышь;
в) испытать данное устройство в кадетском корпусе и оценить его эффективность.

Ожидаемые результаты: участники группы, при разработке данного устройства совершенствуют навыки работы с информацией, учатся проектировать, конструировать и проводить эксперименты. АКК и другие учебные заведения получат возможность эксплуатировать это устройство, что позволит упростить презентацию информации и повысит уровень образованности кадет. Согласно выявленной проблеме, показ презентации 2–мя людьми неудобен. Поэтому для решения проблемы нужно сконструировать устройство, позволяющее показывать что–либо на доске и в то же время управлять курсором на удалении от компьютера.

Т. к. основное устройство, позволяющее манипулировать курсором – компьютерная мышь, рассмотрим её поближе: 9 декабря 1968 года в Стэндфордском университете в Пало–Альто (штат Калифорния) Дуглас Энгельбардт представил устройство, которое выглядело в виде деревянного бруска с похожим на хвост шнуром, движущееся по координатной доске – первую компьютерную мышь.

Теперь весь мир использует оптические лазерные мыши. Принцип её действия прост, луч света, отражаясь от поверхности, попадает на приемное устройство, которое делает выводы о движении мыши. Возникает необходимость усовершенствования готового изделия. Наша группа кадет посещает спецкурс “Основы теории изобретательства” и поэтому мы проанализировали компьютерную мышь с помощью методов ТРИЗ– теории решения изобретательских задач. А один из основных приёмов ТРИЗ– системный оператор [1]. Системный оператор – это краткий анализ системы с просмотром её прошлого, будущего и настоящего, с анализом подсистемы (составные части системы) и надсистемы (объекты в состав которых входит система) [2,3]. Приведем пример (см. таблицу 1).

Пример системного оператора

Таблица 1

На примере калькулятора видна эволюция счётных систем, и перспектива их развития. А теперь рассмотрим компьютерную мышь (таблица 2).

Системный оператор компьютерной мыши

Таблица 2

Перед нами возник вопрос: как управлять курсором на расстоянии от компьютера и при этом ещё что–то показывать на доске? Вот почему мы решили сделать указку, совмещенную с компьютерной мышью.

КОНСТРУИРОВАНИЕ ПРОТОТИПОВ

Для достижения поставленной цели нами были решены следующие задачи:

a) Изучить различную литературу по данной тематике, и просмотреть необходимые Интернет–ресурсы;
б) Обобщить полученную информацию и подготовить необходимые материалы;
в) Сконструировать устройство, совмещающую в себе указку и манипулятор–мышь, способную управлять курсором на экране.

После анализа информации мы перешли к конструированию первых прототипов. Рассмотрим создание нашего устройства (прототип 1).

Схема прототипа

Приобрели в магазине StarCom города Красноярска оптическую мышь Logitech BJ69, изготовили деревянную указку, модернизировали ручку указки, для совмещения её с корпусом мыши, совместили оптическую мышь с указкой. Оснастили оптический датчик мыши подвижной отражающей поверхностью. В результате получили гибрид деревянной указки и мыши. Частично цель была достигнута: курсор управляем но не мобилен, использование устройства неэргономично.

При анализе предыдущей модели возникла необходимость в световодах, маленькой мыши и полой указке. Световод и мышь (Microsoft HGF34) были куплены в “Торговом центре” города Ачинска, из металлической трубки была изготовлена указка. Далее мышь была закреплена болтами на трубке, внутрь мы поместили световоды, которые совместили с передающим и приемным устройствами мыши. Другие концы световодов укрепили на специальном наконечнике указки. Устройство получилось более эргономично и эстетично. Но выявилась важная проблема: толщины поперечного сечения (0,5 мм) недостаточно для проникновения и передачи мощного потока света, отраженного от поверхности экрана, и приемный датчик мыши просто не реагирует на такой слабый сигнал. Хотя непосредственное облучение приемного световода лазером дает положительный результат: курсор двигался. Необходимо было наличие световодов большего диаметра, но пока мы их не имеем. Как только будут приобретены данные световоды, наше устройство будет успешно функционировать.

Электронная указка

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Проведём небольшое технико–экономическое обоснование целесообразности устройства. Наша указка обошлась 650 рублей (детали), таких указок в АКК необходимо как минимум 6 штук, итого 3800 рублей. Ставка лаборанта 3000–4000 рублей. По стоимости почти одинаково, но с увеличением уроков и презентаций с использованием компьютера, лаборант физически не успевает, и выгода нашего устройства очевидна.

Результаты проекта практически подтвердили выдвинутую гипотезу: при успешной работе нашего устройства деятельность лекторов–презентаторов намного бы облегчилась. Проанализировав недостатки первых устройств, нами были сделаны следующие выводы: В процессе работы нами были созданы первые прототипы указки–мыши. К сожалению, нам пока не удалось воплотить на практике все наши идеи. Не достаточно проработан дизайн указки–мыши, и его эргономичность. Указка оказалась неэргономичной и неполностью решает поднятую нами проблему (в первом прототипе манипуляция курсором неудобна, а во втором курсор вовсе не реагирует), поэтому наши задачи выполнены не полностью. В последующем, рассмотрев недостатки прототипов, предполагаем создать полностью рабочее и эргономичное устройство, оснащенное световодами большего диаметра.

Одновременно с разработкой второго прототипа нами велась работа над поиском альтернативных вариантов. И они были найдены. Самым интересным оказалось устройство интерактивного управления сигналом от экрана с помощью видеокамеры. Поясняем: обычный компьютерный проектор выводит информацию на экран, её считывает видеокамера и преобразует с помощью специальной программы обратно в компьютер. Тогда компьютер воспринимает любой световой сигнал на экране и реагирует на него, что позволяет использовать эту связь при управлении курсором по принципу лазерного тира. Подобный тир есть у нас в АКК, но благодаря фирме–производителю имеет большую стоимость и программное обеспечение, несовместимое с камерами обычного пользования. Возникает проблема, которую можно решить разработкой своего программного обеспечения для простых компьютерных камер.

Таким образом, целесообразными представляются два направления работы: создание указки–мыши с необходимыми световодами и использование видеокамеры со специальным программным обеспечением. Также необходимо творчески подойти к созданию идеального устройства, которое мы видим следующим образом: удобная указка с необходимыми кнопками, выполняющими роль кнопок мыши, способная управлять курсором на любом расстоянии от экрана. Она должна совмещать в себе мобильность и простоту, и относительно низкую стоимость.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Альтшуллер, Г. С. Творчество как точная наука / Г. С. Альтшуллер. М.: Советское радио, 1979, 139с., –С. 39
2. Козлов А. В., Погребная Т. В., Сидоркина О. В. Законы существования и развития систем, ККИПКРО, Красноярск 2003
3. Козлов А. В., Погребная Т. В., Сидоркина О. В. Принципы устранения технических противоречий, ККИПКРО, Красноярск 2003
4. Иванов, Г. И. Формулы творчества, или как научиться изобретать / Иванов Г. И. М.: Просвещение, 1994, 259с., –С. 67
5. Гасанов, А. И. Рождение изобретения / А. И. Гасанов, М.: Интерпракс, 1995, 98с., –С. 46
6. Золотов, Е. А. Рождённая ползать / Е. А. Золотов – http://www.computerra.ru/print/think/sentinel/35637/

Работу выполнили:

Петренко Виктор Валерьевич – 11 “б”
Санников ЕвгенийСергеевич – 11 “б”

Руководитель:

Шарифуллин Алмаз Юлдашевич,
учитель физики

Научное объединение Краевого государственного общеобразовательного учреждения
кадетская школа–интернат “Ачинский кадетский корпус”

г. Ачинск, 2011

Презентация работы: http://static.livescience.ru/ukazka/presentation.pdf