Автор: Халитова Алина Ирековна
Должность: Педагог дополнительного образования
Учебное заведение: МБОУ СОШ 3
Населённый пункт: Город Сургут
Наименование материала: Робототехника в школе
Тема: Что такое робототехника? Виды робототехники. Робототехника в школе
Раздел: среднее образование
РОБОТОТЕХНИКА В ШКОЛЕ
Робототехника – это область науки и техники, связанная с созданием,
исследованием и применением роботов.
Робот – это машина, которая воспринимает, мыслит и действует. При этом
робот может, как иметь связь с человеком (получать от него команды), так и
действовать автономно.
История робототехники неразрывно связана с большинством изобретений,
сделанных
человечеством.
Практически
невозможно
отделить
ее
от
истории
развития науки, техники и тем более от истории возникновения и становления
компьютерных технологий.
Еще с древних времен человек хотел создать такие механизмы, которые
могли бы выполнять вместо людей тяжелую и вредную работу. Однако первые
успехи в этом направлении появились только в середине 18 века.
Тогда
популярность
набирали
домашние
механические
куклы,
представленные в 1738 году французским ученым из Гренобля (город на юго-
востоке Франции) Жаком де Викансон. Он представил публике искусственного
музыканта, который мог исполнять на флейте 12 различных мелодий. Немного
позже к флейте добавились барабан и бубен, таким образом, был создан целый
механический.
Но
де
Викансон
на
том
не
остановился.
За
оркестром
последовало
действительно
удивительное
по
тем
временам
изобретение
–
механическая
утка
.Она
могла
самостоятельно
передвигаться,
махать
крыльями,
крякать,
вращать головой, есть и переваривать пищу. Утка не была игрушкой в обычном
понимании этого слова: в каждом ее крыле было около 400 подвижных деталей. К
сожалению, никто не знает, что случилось с оригиналом утки. Однако, в музее в
Гренобле есть копия утки, созданная часовщиком .
Сегодняшняя
робототехника
сформировалась
в
60-х
годах
20
века.
Изобретатели вложили много сил в разработку роботов-манипуляторов, но одним
из
самых
важных
изобретений
стал
робот
Unimate
(Юнимейт), созданный
Джорджом Диро и Джозефом Энжилберг. Это был один из первых промышленных
роботов, и представлял собой огромную конструкцию, похожую на человеческую
руку
.Приспособление
могло
складывать
части
горячего
литого
металла
и
сваривать части кузова. Робот был куплен и установлен на сборочном конвейере
компании
General
Motors,
чтобы
уменьшить
вероятность
получения
травм
и
смертей на производстве. В настоящее время Unimate находится в Зале славы
(Питсбург, США).
В 1966 году был создан робот Shakey (шейки), который, по сути, был
первым роботом, способным рассуждать.
Современные рабочие роботы и функции, которые они выполняют
Современная
робототехника
полностью
основана
на
компьютерных
технологиях: без компьютеров роботы не смогли бы и десятой части того, что они
могут. Сегодня роботов можно условно разделить на две категории: рабочие (т. е.
роботы, сконструированные для служебных задач) и домашние.
Рассмотрим несколько видов рабочих роботов.
Промышленный
робот
–
устройство
(машина)
с
программным
или
дистанционным (с пульта) управлением, предназначенное для замены человека в
производственных процессах. Промышленные роботы имеют перед человеком
преимущество в скорости и точности реализации однообразных операций, они
способны производить движения, какие человек физически выполнить не может.
Применение
современных
промышленных
роботов
у в е л и ч и в а е т
производительность
оборудования
и
выпуск
продукции,
улучшает
качество
продукции, помогает экономить материалы и энергию.
Роботы-манипуляторы
широко
применяются
в
промышленности
для
автоматизации
многих
технологических
процессов
при
конвейерной
сборке
различных изделий (от автомобилей до микросхем), сварке, окраске, сверлении,
перемещении тяжёлых грузов и т.д. Особое значение имеет применение роботов-
манипуляторов
при
работе
с
вредными
химическими
веществами,
при
обезвреживании
взрывных
устройств,
в
кузнечных
и
литейных
цехах,
на
цементных заводах, в помещениях с повышенным уровнем радиации, в условиях
относительной недоступности (в морских глубинах, на космических аппаратах и
орбитальных станциях) и т.д. .
Медицинские
роботы
призваны
автоматизировать
труд
врача
и
здравоохранения в целом. Работа в этой области помогла создать два уникальных
направления
в
медицине.
Первое
направление
—
это
телехирургия:
хирург
руководит
роботом
во
время
операции,
непосредственно
не
контактируя
с
пациентом. Второе направление – это хирургия с минимальным вмешательством .
Отдельное
направление
–
это
медицинские
тренажеры
–
оборудование
для
профессиональной
подготовки
специалистов,
призванное
облегчить
отработку
практических
навыков
без
риска
для
пациентов.
Медицинские
тренажеры
имитируют
функциональные
или
физические
модели
организма
человека.
С
помощью тренажеров можно создавать подобие экстремальной обстановки. Есть
возможность
остановить
процесс
в
любой
момент,
обсудить
ситуацию,
проанализировать
действия.
При
многократной
работе
с
тренажерами
формируются необходимые навыки .
Использование медицинских роботов повышает уровень автоматизации и
облегчает
труд
врачей,
уменьшает
вероятности
врачебных
ошибок,
ускоряет
процессов возвращения пациентов к нормальному существованию после травм и
заболеваний.
Виды робототехнических конструкторов
Можно
ли
создать
робота
самостоятельно?
Что
представляют
из
себя
конструкторы для самостоятельной сборки и программирования роботов? Что это,
очередные игрушки или все-таки средства, с помощью которых можно создать
робота? Попробуем разобраться.
Моделирование
–
это
построение
и
изучение
моделей
реально
существующих объектов, предназначенных для изучения процессов или явлений с
целью получения объяснений этих процессов или явлений. Цель моделирования –
проверка гипотезы и тестирование программного обеспечения
Мы живём в век стремительного развития робототехники и уже сегодня
можно найти в магазинах множество наборов для самостоятельной сборки и
программирования роботов.
Рассмотрим несколько вариантов конструкторов, которые существуют на
данный момент.
TETRIX – из конструктора этой серии можно строить прочных металлических
роботов на радиоуправлении и создавать программируемых роботов, используя
оборудование и программное обеспечение LEGO Mindstorms EV3 .
MATRIX – очень похож на конструктор TETRIX. Здесь тоже используются
металлические детали и программное обеспечение LEGO Mindstorms EV3 .
Robotis Bioloid – содержит множество серий, самая распространенная из них
STEM Standard: можно сделать 16 различных роботов по схемам .
Arduino
–
популярная
платформа
любительской
и
образовательной
робототехники.
Это
серия
плат
ввода-вывода.
Плата
имеет
аналоговые
и
цифровые
порты,
к
которым
можно
подключать
различные
устройства:
светодиоды, датчики, кнопки, моторы, сервоприводы и т.д. Оригинальные Arduino
производятся в Италии, большинство аналогов — в Китае. Есть и российские
разработки .
На
уроках
работаем
на
конструкторе
Lego
Mindstorms,
т.к.
сегодня
платформа Lego является безусловным лидером образовательной робототехники.
Наборами Lego Mindstorms оснащены кружки во многих странах мира. Конструктор
очень прочный, редко удается что-то сломать, и главное достоинство – это
простота и скорость сборки. На мой взгляд, Lego Mindstorms – один из наиболее
удобных и приятных способов начать свое знакомство с робототехникой.