Исследовательский проект "Робототехника"

ПРОЕКТ РОБОТОТЕХНИКА

1.Введение

Роботы сегодня вошли в нашу жизнь в разных областях. Они летают в космос, исследуют другие планеты; помогают в военных целях — разминируют бомбы и разведывают обстановку с воздуха. В промышленности многие области уже немыслимы без роботов: они собирают автомобили, помогают находить новые лекарства.

Я занимаюсь в кружке Рободелкин. Робототехника - это мое серьезное увлечение, и я решил посвятить свой исследовательский проект именно этой теме. Моя цель: доказать, что робототехника может быть не просто игрой, а серьезным занятием, которое может в дальнейшем стать профессией.

Мои задачи:

• Изучить историю роботов

• Узнать, где может пригодиться робототехника.

• Провести анкетирование, чтобы выяснить насколько популярной является робототехника, среди ребят моего возраста.

• Собрать и спрограммировать подвижного робота из конструктора Lego Mindstorms.

• Формулировка выводов.

2.История возникновения термина «Робот и Робототехника».

Практически каждое изобретение человека находит отражение в искусстве. С роботами же вышло наоборот: произведения многих фантастов вдохновляли ученых на работу над робототехникой.

А началась «эра» роботов в искусстве в январе 1921 года, когда в Праге состоялась премьера новой пьесы драматурга Карела Чапека. Роботы R.U.R. сначала во всем помогают людям, а затем захватывают контроль над человечеством.

Кстати, именно Чапек ввел в нашу речь слово «робот» — немного измененное чешское «robota», что переводится как принудительный труд.

R.U.R. (сокращение от чеш. «Россумские универсальные роботы») 

Роботы – это механические помощники человека, способные выполнять операции по заложенной в них программе и реагировать на окружение.

Понятие «робототехника» принадлежит Айзеку Азимову, впервые оно фигурирует в его рассказе «Лжец» 1941 года. Робототе́хника (от робот и техника; англ. robotics) - прикладная наука, занимающаяся разработкой автоматизированных технических систем.

Основные законы робототехники:

• Робот не может причинить вред человеку. • Робот должен подчиняться командам человека. • Робот должен заботиться о своей безопасности.

3.История развития робототехники

Робототехника наука о процессе разработки автоматизированных технических систем на базе электроники, механики и программирования. Первый чертёж человекоподобного робота был сделан Леонардо да Винчи около 1495 года

Французский механик и изобретатель Жак де Вокансон в 1738 создал механическую утку, покрытую настоящими перьями, которая могла ходить, двигать крыльями, крякать, пить воду, клевать зерно. 

Швейцарский часовщик Пьер-Жак Дро в 1770г создал автомат писец. Это сидящая за столом девочка, которая выписывала аккуратным почерком буквы, слова и даже могла нарисовать собаку. При этом она плавно покачивала головой и опускала веки в такт движения руки. 

Не остались в стороне и русские механики. Иван Петрович Кулибин в 1769г построил в течении трех лет яичную фигуру – универсальные часы. Часы давали театрализованное представление и играли музыку.

4.Робототехника современности

Современная робототехника основана на компьютерных технологиях. Промышленные роботы составляют больше 80% от всех существующих на сегодня устройств. Они способны практически полностью заменить человека на многих заводах: механические «рабочие» не допускают ошибок, не устают, им не нужно платить зарплату.

В 1966 году появился робот  Шеки (англ. Shakey) — первый универсальный мобильный робот, способный рассуждать над своими действиями.

Без робота Dante II человек никогда бы не заглянул в кратер действующего вулкана.

 Без робота Sojourner(Соджорнер-марсохрд) наши знания о Марсе были бы намного более скудными. Этот агрегат в 1997 году высадился на поверхность планеты и передал на Землю огромное количество фотоснимков.

Домашние роботы не приспособлены к экстремальным условиям. Их задача — помочь человеку в быту и развлечь его. Существует огромное количество недорогих домашних роботов: роботы-пылесосы, роботы-газонокосильщики.

Робот  PaPeRo компании  NEC, помимо чисто бытовых функций, умеет говорить. Этот робот знает более 300 фраз, а распознает и того больше.

Но больше всех умеет разработка компании Sony — собачка Aibo   (яп. 愛慕 айбо означает «любовь»). Она способна узнавать своего хозяина, реагировать на команды, ласку. Aibo имеет четыре стадии взросления: младенчество, детство, юность и зрелый возраст. Собачка умеет бегать, прыгать, потягиваться, играть в футбол и танцевать.

5. Части роботов.

Корпус большинства роботов состоит из отдельных подвижных и неподвижных частей. Вот основные из них:

Внутренний контроллер

Каждый робот оснащен контроллером - компьютерной операционной системой. Контроллер - это мозг любого робота. Он содержит всю необходимую информацию для выполнения задач и указаний.

Источник энергии

Роботам необходим источник энергии. Одни работают от батарей. Другие оснащены фотоэлементами, которые преобразуют солнечный свет в энергию. Механические роботы заводятся с помощью пружинного механизма.

Дистанционное управление

Роботы, которые работают на других планетах, такие как марсоход, оборудованы внутренними контроллерами, но ими также можно управлять с Земли. По снимкам оператор определяет, куда должен двигаться робот и какую задачу ему нужно выполнить.

Сенсоры света и звука

С их помощью робот может распознавать свет, исходящий от объектов, определять звуковые волны. Эта функция помогает либо обходить различные предметы, либо идти к ним навстречу. Также в корпус робота может быть встроено устройство распознавания голоса, с помощью которого человек отдает машине устные приказы.

Датчики давления

Некоторые роботы оборудованы датчиками давления, которые имитируют осязание. У этих сенсоров, как правило, два назначения. Они сообщают роботу о том, что он ударился о какой-нибудь предмет и должен сменить направление движения, а также позволяют правильно захватить и поднять объект.

6.Результаты анкетирования одноклассников Я решил провести в нашем классе анкетирование. В анкете один вопрос: «Чем ты любишь заниматься в свободное время?»

И пять вариантов ответа:

------- гулять с друзьями

-------читать

-------смотреть ТВ

-------играть в конструктор ЛЕГО

-------заниматься спортом

Из этого опроса я вижу, что ребятам нравится играть в конструктор, и они знакомы с конструктором Лего, и многих бы заинтересовал такой школьный предмет, как «Робототехника».

7.Практическая часть.

Существует много видов конструкторов, но самым популярным и уникальным является Лего. С этим конструктором знакомы, я думаю все. Уникальный он, потому что все его детали подходят друг к другу и можно соединять несколько наборов.

На занятиях по робототехнике мы работаем с конструктором Lego Mindstorms EV3, это самая последняя модель обучающего конструктора фирмы ЛЕГО.

Робот, движущийся по линии.

Несмотря на кажущуюся простоту поставленной задачи, сделать робота, который сможет пройти маршрут лучше и быстрее других не так-то и просто. В процессе прохождения маршрута робот может потерять линию и нужен алгоритм, позволяющий ему вернуться на маршрут и продолжить прохождение.

Занятие робототехникой развивает навыки информатики, математики, технологии, физики, умение объемно видеть предмет и творческие способности.

Во многих школах уже появляется данное направление, как дополнительные занятия, но я считаю такой предмет нужно ввести в каждой школе, он очень полезен, ведь за инженерами, программистами, технологами - будущее нашей страны.

8. Заключение.

В наши дни робототехника применяется абсолютно во всех областях и профессиях: в промышленности, в медицине, на войне и даже в космосе, роботы помогают нам по дому, а возможно в будущем и заменят многие профессии человека вообще.

В ходе моих исследований, я хотел показать, что изготовление робота очень интересный, увлекательный и познавательный процесс. Над созданием роботов трудятся настоящие ученые и инженеры, но каждый школьник может придумать дизайн одного из них.

Как сказал Председатель Правительства РФ Дмитрий Медведев: «Уже в школе дети должны получить возможность раскрыть свои способности, подготовиться к жизни в высокотехнологичном конкурентном мире». 

Я очень хочу, чтобы мое увлечение стало моей профессией, но если я не стану конструктором, я знаю, что навыки, приобретенные при занятиях робототехникой, пригодятся мне в дальнейшем и в учебе, и в работе.

9. Список литературы

1.Макаров И. М., Топчеев Ю. И.  Робототехника: История и перспективы. — М.: Наука; Изд-во МАИ, 2003.

2.Детская энциклопедия. Техника будущего., М; изд.Литера, 2007 г.

Интернет ресурсы:

1.http://roboreview.ru/nauka-o-robotah/istoriya-razvitiya-robototehniki.html - история развития робототехники

2.http://robot-ex.ru/ru/newscontent/razvitie-robototehniki-v-budushchem - развитие робототехники в будущем

[Введите текст]