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.